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Verfahren und Vorrichtung zur direkten Formgebung von flüssigen Metallen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fortlaufenden Formen bzw. Pressen oder Walzen von Platten, Bändern, Stangen und ähnlichen Körpern direkt aus flüssigem Metall mittels liegend angeordneter, gekühlter Walzen. Es sind eine grosse Anzahl dieser Verfahren bereits vorgeschlagen worden. Während man bei den älteren dieser Verfahren es absichtlich vermied, oberhalb des zur Formung dienenden Walzenspaltes das flüssige Metall anzustauen, ist später vorgeschlagen worden, oberhalb des
Walzenspaltes ein Bad von solchem flüssigen Metall zu bilden, ehe es durch den Walzenspalt hindurch- geht. Die bekannten Verfahren konnten sich aber trotz mannigfache Versuche bisher in der Praxis nicht durchsetzen, weil die kontinuierliche Bildung eines solchen Körpers nicht in einwandfreier Weise gelang. Die betreffenden Versuche haben daher zu keinem Ziele geführt.
Gemäss der Erfindung ist es nun gelungen, für dieses direkte Form-bzw. Walzverfahren direkt aus flüssigem Metall Bedingungen zu schaffen, die zum Ziele führen, so dass das ausgebaute Verfahren tatsächlich in der Praxis, wie zahlreiche Versuche ergeben haben, mit vollem Erfolg durchführbar ist..
Es wurde auf Grund eingehender Überlegungen und Versuche gefunden, dass für die kontinuierliche
Bildung des zu formenden Körpers folgende Faktoren massgebend sind : die Temperatur des zugeführten flüssigen Metalls, der Grad der Kühlung der Walzen und die Zeitdauer, in welcher das flüssige Metall in Berührung, mit. der gekühlten Walzenoberfläehe steht. Diese Zeitdauer wird bestimmt durch die
Umlaufgeschwindigkeit. der Walzen und die Grösse der Berührungsfläche. Diese drei Faktoren müssen in ein bestimmtes Verhältnis zueinander gebracht werden, das je nach dem zu verformenden Metall verschieden sein kann.
Massgebend ist für die Abstimmung dieser Bedingungen gegeneinander folgende technische Lehre, die den eigentlichen Gegenstand der Erfindung bildet :
Die Temperatur des zugeführten Gutes darf nicht so hoch sein, dass das Gut noch bis in den Walzenspalt hinein flüssig bleibt, weil sonst eine kontinuierliche Bildung des Körpers in der gewünschten Form nicht erreicht werden kann, vielmehr das flüssige Metall der formgebenden, bewegten Walzenfläche gewissermassen voreilt. Da aber das Metall flüssig aufgegeben werden muss, ist doch eine gewisse Mindesthöhe der Temperatur des Metalls erforderlich.
Es ist daher ferner nötig, dass die Walzen stark gekühlt werden und dass gleichzeitig die Umlaufgeschwindigkeit der Walzen so eingestellt wird, dass von der Stelle ab, an der die Walzenoberfläehe mit dem angestauten flüssigen Metall in Berührung kommt, bis zum Walzenspalt sich auf jeder der beiden Walzen eine erstarrte Schale bildet. Diese Schalenbildung muss nun so erfolgen, dass von der Berührungsstelle ab bis zum Walzenspalt die Schale auf jeder Walze allmählich an Dicke zunimmt und dass schliesslich im Walzenspalt bzw. kurz vor dem Walzenspalt jede der beiden Schalen stärker ist als die halbe Breite des Spaltes.
Es wird dann erreicht, dass die beiden Schalen sich innig miteinander vereinigen und zusammen zu einem festen kontinuierlichen Körper zu- sammenschweissen, der fortlaufend unterhalb des Walzenspaltes abgeführt wird. Will man mit der Umlaufgeschwindigkeit der Walzen nicht unter ein gewisses Mass heruntergehen, so muss man den Weg von der Berührungsstelle zwischen Walzenoberfläche und flüssigem Metall bis zum Walzenspalt und damit die Grösse der Berührungsfläche und so die Zeitdauer der Berührung vergrössern. Dies erreicht man z. B. in einfacher Weise durch entsprechende Wahl des Walzendurchmessers. Schon oben ist darauf hingewiesen, dass bei zu hoher Temperatur des zugeführten flüssigen Metalls eine fortlaufende Bildung eines erstarrten Körpers im Walzenspalt nicht erzielt werden kann.
Das gleiche tritt ein, wenn die Umlaufgeschwindigkeit der Walzen zu gross ist bzw. die Zeitdauer der Berührung zwischen Walzen- oberfläche und flüssigem Metall zu gering ist oder wenn die Kühlung der Walzen nicht genügend ist.
Anderseits kann, wenn die Temperatur des zugeführten Metalls zu gering ist oder wenn-beispielsweise bei einer zu geringen Umfangsgeschwindigkeit der Walzen-die Zeitdauer der Berührung zwischen Walzenoberfläche und dem flüssigen Metall zu gross oder die Kühlung zu stark ist, eine zu weitgehende Erstarrung des Metalls oberhalb des Spaltes eintreten, so dass es gewissermassen nach oben zurückgedrängt wird, jedenfalls wenn es zwischen den Walzen durchgepresst wird, hiebei gleichzeitig dauernd zurück-
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Schale läuft dann nicht mit der gleichen Geschwindigkeit dem Walzenspalt zu und durch diesen hindurch wie die Oberfläche der Walze selbst, und es bilden sich auf derjenigen Fläche der Schale, die auf den Walzen aufliegt, Falten und andere Unregelmässigkeiten.
Allen diesen Nachteilen wird abgeholfen, wenn die Lehre befolgt wird, diese obengenannten Faktoren so einzustellen, dass von der Stelle ab, wo das flüssige Metall mit den Walzen in Berührung kommt, sich auf der Oberfläche erstarrende Schalen bilden, die bis zum Walzenspalt an Dicke zunehmen und im oder am Spalt selbst etwas dicker sind als die halbe Breite des Walzenspaltes, so dass weder eine Voreilung des Metalls gegenüber den Walzen-
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umflächen noch ein Zurückbleiben eintritt. Man hat es dabei in der Hand, die Dicke, mit welcher die Schalen in den Walzenspalt einlaufen sollen, zu regeln zu dem Zwecke, entweder nur eine einfache Formung von Körpern zu erreichen oder gleichzeitig ein Pressen bzw. Vorwalzen des Metalls.
Eine weitere Lehre für diese Formgebung liegt darin, dass die im Metallbad liegende Oberfläche der sich bildenden Schale möglichst glatt und gleichförmig bleibt, so dass die Flächen, die im Walzenspalt zusammenschweissen sollen, verhältnismässig glatt sind und sich einwandfrei miteinander verbinden. Hiefür ist erforderlich, dass beim Eingiessen von flüssigem Metall in das Bad die Bildung von Strudeln vermieden wird, die eine unregelmässige Bildung der Schalen zur Folge haben. Man kann zu diesem Zwecke das flüssige Metall in einem ruhigen Strom etwa in der Mitte des über den Walzenspalt angestauten Bades und möglichst dicht über seiner Oberfläche zuführen. Noch wirksamer ist es aber, wenn man das Metall in einen Trichter eingiesst, der in das Metallbad eintaucht.
Zwischen dem Trichter und jeder der Walzenoberflächen muss ein genügend breiter Spalt bleiben, um die Bildung der Schalen in der erforderlichen Dicke zu ermöglichen. Das in den Trichter eingegossene Metall wird auch in diesem zu einem Bad angestaut, und wenn es unten aus dem Trichter aus Schlitzen oder Öffnungen herausläuft, so steigt es zunächst nach dem Gesetz der kommunizierenden Röhren in dem Zwischenraum zwischen den Walzenoberflächen und den Trichterwandungen empor. Es ist zweckmässig, dafür Sorge zu tragen, dass es in diesen Zwischenräumen nicht so hoch steigen kann wie der Spiegel des Bades im Trichter selbst. Dies kann man schon dadurch erreichen, dass man die Walzen entsprechend kühlt, so dass von einer Stelle aus infolge Erstarrung ein weiteres Hochsteigen des Metalls verhindert werden kann oder aber durch einen Überlauf.
Die Bildung der Schalen erfolgt dann in dem Zwischenraum zwischen Trichter und Walzenoberflächen in vollkommen ruhiger Weise, ohne irgendwie durch das kontinuierliche Zugiessen von flüssigem Metall gestört zu werden.
Bei der Formung bzw. Pressung des Körpers sind verschiedene Ausführungen möglich, von denen im folgenden einige Beispiele genannt werden sollen : Die Kühlung braucht nicht über die ganze Länge der Walzen gleichförmig zu erfolgen. Man kann z. B. die mittleren Teile stärker kühlen als die Ränderteile, weil die Randteile ja an sich durch die kühle Aussenluft schon gekühlt werden. Das gleiche gilt auch für den Erstarrungsgrad, der dann so geregelt wird, dass der Wärmeinhalt der an sich einer schnelleren Abkühlung ausgesetzten Querschnittsteile, z. B. der Ränder des zu bildenden Streifens, grösser ist als der Wärmeinhalt der mittleren Teile. Man kann ferner auch die Zuführung des flüssigen Metalls an den Rändern stärker bemessen als in der Mitte oder auch den Querschnitt an den Rändern grösser wählen.
Ferner kann bei Metallen oder Legierungen, die Umwandlungspunkte haben, d. h. die bei verschiedenen Temperaturen ein verschiedenes Gefüge annehmen, der Erstarrungsgrad so geregelt werden, dass die Temperatur der Oberfläche des an der engsten Stelle des Walzenspaltes eintretenden Metalls teilweise oder ganz unterhalb einer Umwandlungstemperatur, z. B. Härtungstemperatur, liegt. Man kann dann die Kühlung nur so weit führen, dass die Härtung nur an den beiden Oberflächen des gebildeten Streifens erfolgt, in der Mitte aber eine relativ weiche Mittelschicht bleibt, wobei auch wieder der Erstarrungsgrad so geregelt werden kann, dass die der heissen Mittelschicht innewohnende Wärme hinreicht, um nach Austrag des Gutes aus dem Walzenspalt die kälteren Oberflächenschichten auf Anlasstemperaturen zu erwärmen.
Wenn man Gut erzeugen will, das auf beiden der Pressung ausgesetzten Seiten verschiedene Härtegrade hat, so kann man die beiden Walzen verschieden kühlen.
Bei der Bestimmung des Erstarrungsgrades wird man die Umlaufgeschwindigkeit und Antriebskraft der Walzen, Temperatur des über dem Walzenspalt angestauten Materials, die Grösse und Dauer der Berührung zwischen Material und Walzen und die Temperatur der Walzenoberflächen so aufeinander abstimmen, dass der Grad der Erstarrung (Dicke und Ausdehnung der sich oberhalb des Walzenspaltes an den Walzenoberflächen bildenden Schalen) vermindert wird, wenn die Belastung, d. h. die Antriebskraft der Walzen, wächst, und der Grad der Erstarrung vergrössert wird, wenn die Belastung abnimmt.
Beispielsweise kann die Belastung 1 PS betragen für eine Streifenbreite von 0'3 m bei einer Vorsehubgeschwindigkeit von 0'3 m/Min. Man wird ferner das flüssige Material mit einer solchen Temperatur zuführen, dass Gasblasen entweichen können, und es ist auch zweckmässig, das über dem Walzenspalt angestaute Bad vor Berührung mit sauerstoffhaltigen Gasen, z. B. durch eine inerte Atmosphäre, zu schützen.
Schliesslich kann man das Verfahren auch verwenden zum Plattieren von Bändern oder Blechen, die aus Schichten verschiedenen Materials gebildet werden. Das zu plattierende Band wird man dann über eine oder beide Walzen hinweg durch den Walzenspalt hindurchführen und das flüssige Gut als Schale im Walzenspalt aufpressen, u. zw. entweder auf der einen Seite oder auch auf beiden Seiten oder auch in der Mitte. Wenn man nur auf einer Seite plattieren will, führt man ein Band nur über eine Walze.
Will man einen Kern zwischen zwei Bändern plattieren, so führt man über jede Walze ein Band. Will man ein Band auf beiden Seiten plattieren, so führt man das zu plattierende Band durch den Walzenspalt hindurch.
In den Zeichnungen sind eine Reihe von Ausführungsformen von Einrichtungen zur Ausführung des Verfahrens dargestellt. Fig. l und 2 zeigen im Querschnitt durch zwei Walzen schematisch die Bildung der zu einem Körper vereinigten Schalen, u. zw. gemäss Fig. l ohne, gemäss Fig. 2 mit Trichter ; Fig. 3
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eine Seitenansicht eines für die Ausführung der Erfindung geeigneten Walzwerkes ; Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3 ; Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4 ; Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 3 im vergrösserten Massstabe, u. zw. in einer Ausführungsform entsprechend dem Schema nach Fig. 2 ; Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 6 ; Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 6 ;
Fig. 9 eine Vorrichtung zum axialen Einstellen einer Walze und zum Abdecken der seitlich das Bad über dem Walzenspalt begrenzenden Flanschen der einen Walze ; Fig. 10 zeigt eine Kühleinrichtung für die Walze ; Fig. 11 eine Steuerung für das Walzwerk ; Fig. 12 zeigt in einer Einzelheit eine besondere Bauart eines Walzenantriebs ; Fig. 13 eine besondere Querschnittsform der Walzen zum Walzen von Winkeleisen ; Fig. 14 eine andere Ausführungsform zum Walzen von U-Eisen ; Fig. 15 eine andere Ausführungsform zum Walzen von Doppel-T-Eisen ; Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform für eine Kühleinrichtung zum Zwecke, die Walzen an verschiedenen Stellen verschieden zu kühlen : Fig. 17 eine Anzeigevorrichtung zur Bestimmung der für das Walzwerk notwendigen Zugkraft ;
Fig. 18 schematisch einen Motor zur selbsttätigen Änderung der Walzengeschvindigkeit entsprechend der erforderlichen Zugkraft ; Fig. 19 ein Schema zur Erreichung desselben Ergebnisses ; Fig. 20 zeigt eine Aus- führungsmöglichkeit über die Formung und Weiterbehandlung des geformten Gutes.
In Fig. 1 ist die einfachste Form des die Erfindung bildenden Verfahrens sehematiseh veransehaulicht. Es ist angenommen, dass die Faktoren : Walzenumlaufgeschwindigkeit bzw. Grösse der vom flüssigen Metall berührten Walzenoberfläche, ferner Grad der Walzenkühlung so eingestellt sind. dass auf den Walzen 2, 3 Schalen 23 gebildet sind, die vom Berührungspunkt x des Flüssigkeitsbades 14 mit der Oberfläche der Walzen 2, 3 durch Erstarrung allmählich an Stärke zunehmen bis zu dem Punkte/ der Vereinigung beider Schalen, der je nachdem, ob nur eine Formgebung oder eine Pressung des Gutes erfolgen soll, mehr oder weniger dicht über dem Walzenspalt liegt.
Dementsprechend wird auch der Grad der Erstarrung geregelt, d. h. die Dickenzunahme der Schalen ist grösser, wenn ein Walzen oder Pressen erfolgen soll, und sie ist kleiner, wenn nur ein Formen erfolgen soll. Immer müssen aber beide Schalen zusammen dicker sein als die Breite des Walzenspaltes. Das flüssige Metall wird durch den Zulauf 13 in ruhigem Strom etwa in der Mitte über dem Walzenspalt aufgegeben und bildet in dem Raum 12 das Flüssigkeitsbad 14.
In Fig. 2 ist in das flüssige Bad 14 ein Trichter l'eingeführt, dessen unterer Auslauf 1.'1" im
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Seitenwänden des Trichters 13'und den Walzen 2,3 muss genügend Platz sein, damit die Schalen 2 : J sich bilden können. Das bei 13"austretende Metall steigt nach dem Gesetz der kommunizierenden Röhren zwischen den Trichterwänden 13'und den Walzen 2, 3 hoch und erstarrt an den Walzenoberflächen. Die Höhe des Spiegels des Bades 14 kann durch einen Überlauf geregelt werden und damit auch gleichzeitig die Länge des Berührungsbogens zwischen flüssigem Metall und Walzenoberflächen.
In Fig. 20 ist als Beispiel eine Ausführungsform einer Gesamtanlage eines solchen Walzwerkes zum Formen von Körpern veranschaulicht sowie Einrichtungen zur weiteren Behandlung des gesamten Körpers. Das Walzwerk 1 besteht aus zwei liegend angeordneten Walzen 2 und. 3. Diese werden z. B. durch Wasser gekühlt, das durch Öffnungen in Querleitungen 4 gegen die Walzenumflächen geleitet wird. Diese Leitungen 4 erhalten das Wasser durch Leitungen 5 mit Ventilen 6. Die Walzen können auch hohl sein und von innen gekühlt werden, wobei man an den der Berührungsfläche des flüssigen Metalls gegenüberliegenden Innenwandungen die Walzen stärker kühlen kann. Die Walzen werden durch Motor 7 angetrieben mittels einer Kraftübertragung, die durch die punktierten Linien 8 angedeutet ist.
Ein Wechselgetriebe zur Änderung der Geschwindigkeit der Walzen 2, 3 kann angewendet werden. Es kann z. B. ein Motor mit veränderlicher Geschwindigkeit gewählt werden oder in die Übertragung 8 ein Wechselgetriebe 9 eingeschaltet werden. Die Enden der Walze 2 werden durch Flanschen 10 begrenzt, um oberhalb des Walzenspaltes 11 einen Raum 12 zur Bildung eines Bades 14 des geschmolzenen Metalls zu schaffen, das aus einem Behälter 13 zugeführt wird. An Stelle der mit den Walzen verbundenen Flanschen kann man auch seitlich feststehende Abdeckwände anordnen.
Da die Walzen 2, 3 eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des zugeführten Metalls haben, erstarrt das Metall an ihrer Oberfläche von x-y (Fig. 1, 2) in Sehalenform. Diese Schalen werden mittels der Walzen 2,3 in den Spalt 11 eingeführt und treten je nach der Bauart bzw. dem Profil der Walzen als entsprechend geformter fortlaufender Körper aus, beispielsweise als Band S. Das Band S kann natürlich in beliebiger Weise weiter verwendet oder weiter bearbeitet werden. In Fig. 20 ist als Beispiel eine Einrichtung zu fortlaufender weiterer Verarbeitung veranschaulicht.
Der Streifen wird von dem Walzwerk 1 aus durch eine Kammer 15 geführt, in welcher eine reduzierende Atmosphäre auf- rechterhalten wird, um die Bildung von Oxyd auf den Oberflächen des Streifens zu verhindern ; dann wird er durch ein Walzwerk 16 geleitet, um die Dicke zu vermindern und den Streifen auf Profil zu walzen, seine Eigenschaften zu verändern oder zu irgendeinem andern Zweck. Nach dem Walzwerk 16 wird der Streifen in einem Ausgleichsofen 17 einer Warmbehandlung unterworfen, dann durch ein Beim- gefäss 18 geführt, das Säure oder eine andere Lösung enthält, um etwaiges Oxyd von den Oberflächen zu entfernen, weiter durch ein Waschgefäss 19, um die im Behälter 18 aufgenommene Säure abzuspülen.
Hierauf läuft der Streifen durch Glättwalzen 20, um etwaige Unregelmässigkeiten zu planieren, worauf
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er durch eine Schere 21 in Längen geschnitten und einer Presse 22 zugeführt wird, um hier in die ge- wünschte Form gebracht zu werden.
Die beschriebenen Arbeitsvorgänge können auch andere sein oder auch in anderer Reihenfolge, als dargestellt, aufeinanderfolgen. Es können einzelne Arbeitsvorgänge auch fortgelassen oder andere hinzugefügt werden ; es soll nur gezeigt werden, dass eine grosse Anzahl von Arbeitsvorgängen der Formung des Metalls angeschlossen werden kann, während der aus dem Metall gebildete Streifen seine ursprüng- liche Hitze beibehält und ohne Ausglühen weiterhin der Durchgang des Streifens unmittelbar durch die Reduktionskammer 15 und dann durch das Walzwerk 16 erfolgt, bevor sich Oxyd auf dem Streifen ge- bildet hat, so dass jede Spur von Oberflächenrissen, die in dem Streifen beim Verlassen des Walzwerkes 2, J entstanden sein könnten, beseitigt werden kann.
Die Eigenschaften des Streifens S hängen wenigstens zum grossen Teil von dem Grade der Erstarrung an den Walzen 2 und 3 und der Breite des Spaltes 11 ab.
Wie schon oben bemerkt, hängt der Grad der Erstarrung an den Walzen 2, 3 von verschiedenen
Faktoren ab, nämlich der Natur des Metalls selbst, seiner Temperatur, mit welcher er den Walzen über- geben wird, der Länge des Berührungsbogens und der Berührungsdauer des Metalls mit den Walzen, der Temperatur der Walzen, der Umlaufgeschwindigkeit der Walzen : so kann für ein gegebenes Metall der gewünschte Grad der Erstarrung aufrechterhalten werden, wenn man das Verhältnis zwischen den verschiedenen Faktoren konstant hält, indem einer oder mehrere der Faktoren geregelt werden, um die
Schwankung bei dem einen oder den andern Faktoren auszugleichen. Bei einem gegebenen Metall z.
B. kann der Grad der Erstarrung trotz der Schwankung anderer Faktoren dadurch konstant erhalten werden, dass man die Umlaufgeschwindigkeit der Walzen oder den Grad der Erstarrung ändert, z. B. durch Änderung des Berührungsbogens des Metalls mit den Walzen oder der Temperatur des Metalls oder der Temperatur der Walzen.
Die Geschwindigkeit der Walzen kann durch Regelung der Geschwindigkeit des Motors 7 oder des Wechselgetriebes 9 geändert werden. Der Berührungsbogen x, y des Metalls mit den Walzen 2,- kann geändert werden durch Änderung der Tiefe des Sammelraumes 14 in dem Raum 12 zwischen den Walzen 2 und J und den Flanschen-M, und die Temperatur des Metalls kann geändert werden durch Änderung der Temperatur des zugeführten Metalls oder durch Vorwärmen des Metalls während seiner Zuführung oder durch Erhitzen des Metalls in dem Bad 14 wie durch Hindurehleiten eines elektrischen
Stromes entweder mittelbar oder unmittelbar durch Induktionsströme. Anderseits kann die Temperatur der Walzen geregelt werden, indem ihre Kühlung geändert wird, z.
B. durch Einstellen der Ventile 6, welche die Menge der durch die Leitungen 4 zugeführten Flüssigkeit regeln, oder durch Änderung der Temperatur der Kühlflüssigkeit selbst, wie z. B. durch Mischen von Dampf und Wasser in wechselndem Verhältnis.
Wenn man die erwähnten Faktoren in Betrachtung zieht, so wird der Grad der Erstarrung vermehrt durch Verminderung der Umlaufgeschwindigkeit der Walzen, durch Abnahme der Temperatur des Metalls, durch Abnahme der Walzentemperatur und, soweit festgestellt wurde, durch Vergrösserung des Berührungsbogens des Metalls mit den Walzen. Die einfachste Regelung des Erstarrungsgrades erfolgt durch Regelung der Umlaufgeschwindigkeit der Walzen oder durch Regelung der Grösse des Berührungsbogens des Metalls mit den Walzen.
Bei der Regelung des Walzwerkes hat sich ergeben, dass für ein gegebenes Walzwerk und für ein gegebenes Metall sowie eine gegebene Breite des Spaltes die für den Antrieb des Walzwerkes erforderliche Zugkraft mit der Zunahme des Erstarrungsgrades des Metalls wächst, so dass die zum Antrieb des Walzwerkes erforderliche Zugkraft ein Mass ist für den Grad, auf welchen das Metall erstarrt werden soll, und dass die Arbeit des Walzwerkes unter einer im wesentlichen konstanten Zugkraft die Erstarrung des Metalls in wesentlich konstantem Grade sichert. Wie auch die Regelung erfolgt, immer bleibt, wie oben erläutert, der Zusammenhang der Faktoren, welche den Erstarrungsgrad beherrschen, von äusserster Wichtigkeit.
In den Fig. 3-11 sind beispielsweise Vorrichtungen dargestellt, die zur Ausführung dieses Verfahrens dienen. In den Ständern 26 ruht ein Lagerpaar 27 (Fig. 4), das eine Welle 28 trägt, auf welcher eine Walze 29 (Fig. 6) gelagert ist. In den Ständern 26 ist ferner ein Lagerpaar 30 angeordnet. welches eine Welle 31 für eine Walze 32 (Fig. 6) trägt ; das Lagerpaar 30 ist in den Ständern 26 verschiebbar gelagert, so dass es gegen das Lagerpaar 27 eingestellt werden kann und dadurch eine Einstellung der Welle. H samt Walze 32 gegenüber der Welle 28 samt Walze 29 erfolgen kann, um den Abstand zwischen den Walzen 29 und 32 und die Breite des Spaltes zu bestimmen. Die Verschiebung jedes Lagers 30 wird z.
B. durch eine Spindel 34 nebst Mutter. 3J (Fig. 7), die in dem Ständer 26 gelagert ist, bewirkt ; jede Spindel 34 trägt an ihrem inneren Ende einen Drehring 36, der die Schraube mit ihrem Lager 30 verbindet, und an dem äussersten Ende einen Zeiger. 37 (Fig. 3) für ein Zifferblatt auf dem Ständer 26, um stets die Stellung des entsprechenden Lagers ; ; 0 anzuzeigen. Zwischen jedem Lager 27 und dem zugehörigen Lager 30 befindet sich eine Schraubenfeder : 39 (Fig. 7), die die Lager 27 und 30 nebst Wellen 28,. 31 und Walzen 29, ? in Abstand voneinander hält vor der Einführung des Metalls zwischen die Walzen 29, 30.
Die Welle 28 wird von dem Elektromotor 40 (Fig. 3) durch ein am Gestell 41 gelagertes Zahnrad 42 angetrieben, das mit einem Zahnrad 43 auf der Welle 28 kämmt ; die Welle 31 wird von
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trieben, die verlängerten Zähne der Räder 44, 45 bleiben in Eingriff für alle Abstände der Walzen 29 und 32. Die Walze 32 ist mit Flanschen 46 (Fig. 7) versehen, die an der Walze durch Bolzen 47 befestigt
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Walze soll im allgemeinen nicht weniger sein, als das Doppelte der Höehstdieke des zu walzenden Streifens beträgt. Die Flanschen 46 können aus einem weicheren Werkstoff gemacht werden als die Walze 29.
Um eine gleichmässige Stärke des Streifens zu sichern, ist es zweckmässig, beide Walzen, 29 und 32, oder eine konkav zu gestalten (Fig. 7).
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird das geschmolzene Metall dem Raum 48 aus einer erhitzten Giesspfanne oder Ofen 50 zugeführt (Fig. 4). Der Ofen hat Wandungen 61 aus feuerfestem Material, in dem unteren Teil liegt ein Kern 62 (Fig. 5) auch aus feuerfestem Material, dessen Form sieh den Wandungen des Ofens anpasst und einen etwa U-förmigen Zwischenraum 3. 3 mit den Wandungen bildet, der oben mit dem Innenraum 54 des Ofens 30 in Verbindung steht.
In der Mitte des feuerfesten Kernes 52 liegt die Spule 55 des Kernes 56 eines Transformators, dessen primäre Wicklung (nicht dargestellt) an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist und dessen sekundärer Teil aus dem Metall innerhalb des Durchlasses 53 besteht, so dass der Stromfluss in dem primären Teil des Transformators einen Strom in dem Metall innerhalb des Durchlasses 53 erzeugt, um dieses Metall und durch Weiterleitung den Inhalt des Ofens 50 zu erhitzen. Der Ofen 50 (Fig. 6) ist mittels eines Ohrenpaares 57 drehbar an dem Walzenständer 26 angehängt und wird durch Zapfen 58 von Ohren 59 an der Kopfplatte 60 des Ständers 26 getragen.
Das Metall fliesst aus dem Ofen 50 durch eine Rinne 61 (Fig. 3 und 6), die zwischen den Ohren 57 liegt ; das Metall gelangt dann in eine Rinne oder Trog 62 (Fig. 6 und 8), von wo es durch einen Verteiler 63 zu dem Sammelraum 49 gelangt. Der Ofen wird mittels eines hydraulischen Kolbens 64 (Fig. 4) gekippt, dessen Zylinder 65 um Zapfen 66 drehbar in den Augen 67 des Sockels 68 am Ständer 26
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Der Verteiler 6. 3 (Fig. 6), in welchen das geschmolzene Metall aus der Rinne 62 fliesst, ist in dem Zwisehenraum 48 zwischen den Walzen 29 und 32, u. zw. zwischen den Flanschen 46 der Walze angeordnet. Sein Boden 72 (Fig. 8) liegt unter dem Spiegel des Metallbades 49.
Das Metall fliesst durch Öffnungen 73, 74, die in dem Boden 72 des Verteilers 63 zwischen den Walzen 29 und 32 angeordnet sind.
Der Verteiler 63 wirkt als Absetzraum, in dem sich die Schlacke von dem geschmolzenen Metall ab-
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in den Sammelraum 49 unter der Badoberfläehe einläuft, sich weitere Schlacke bildet und in den Sammelraum 49 und schliesslich in den von dem Walzwerk bearbeiteten Streifen eintritt.
Die Einführung von Metall in den Sammelraum 49 unter der normalen Oberfläche des Metallbades bewirkt auch, dass das Metall ruhig und ohne Stösse eintritt, und diese Wirkung wird dadurch
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welche in dem durch den Trog 62 herabfliessenden Metall enthalten ist, zu dämpfen, so dass eg in den Sammelraum 49 lediglich durch die Wirkung der Schwerkraft eintritt und daher ruhig und ohne besondere Kraft oder Schnelligkeit in den Raum gelangt. Die Anordnung der Öffnungen 7. 3 und 74 in der Mitte zwischen den Walzen 29 und 32 lässt das Metall in den Sammelraum 49 an einem Punkt eintreten, wo der Sammelraum die grösste Tiefe hat, so dass das eintretende Metall mit den erstarrten Metallsehalen nicht in Berührung kommt.
Unter diesen Umständen hat der Verteiler 63 nicht nur die Wirkung, dass er die Reinheit des Metalls innerhalb des Sammelraumes 49 sichert, sondern auch jedes Fliessen oder jede Wirbelung innerhalb des Sammelraumes 49 verhindert, welche sonst die Erstarrung des Metalls
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stören würde. Um jedoch die Bildung von Schlacke in dem Metallbad zu verhindern, wird die Ober- fläche des Bades in eine reduzierende Atmosphäre eingehüllt. Dies kann in der Weise geschehen, dass z. B. durch Öffnungen der Leitungen 7. ; welche auf beiden Seiten des Verteilers 6. 3 angeordnet und an eine beliebige Quelle reduzierender Gase angeschlossen sind. Gase auf die Oberfläche des Bades (Fig. ti) gelangen.
Es kann erwünscht sein, das Metall dem Sammelraum 49 bei einer Temperatur zuzuführen, welche um etwa 240 C den Schmelzpunkt des Metalls übersehreitet, damit etwa eingeschlossene Gase Gelegenheit zum Entweichen haben, bevor das Metall erstarrt. Dieses wird dadurch erreicht, dass das Metall
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kann der Trog 62 oder der Verteiler 63 oder beide durch Erhitzer 76 und/oder 77 (Fig. 6) vorgewärmt werden, die über dem Trog 62 und dem Verteiler 63 angeordnet und an eine Gasfeuerung angeschlossen
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Um den Eintritt des im Sammelraum 49 befindlichen Metalls zwischen die Walze 29 und die Flanschen 46 der Walze 32 zu verhindern, ist es erwünscht, dass die Zwischenräume zwischen der Walze 29 und den Flanschen 46 auf ein Mindestmass verringert werden, um die Walze 29 genau zwischen den Flanschen 46 zu zentrieren.
Dieses ist wichtig, wenn das Metall bei einer Temperatur eingeführt wird. die über dem Schmelzpunkt liegt, weil das Metall bei erhöhter Temperatur zu leichtflüssig wird und schnell eindringt.
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Zu diesem Zweck sind die Walzen 29 und 32 auf den Wellen 28 und 31 befestigt. Die Welle 28 ist fest gelagert. Durch Verstellung beider Wellen oder nur einer der Wellen 31 kann die gewünschte Zentrierung der Walze 29 zu den Flanschen 46 erzielt werden. Jede der Walzen 29, 32 wird gegen Drehung
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gesetzt wird, wird der Keil 78 in die Keilnut 79 gelegt und die Walze, welche mit ihrer Keilnut 80 und dem Keil 78 ausgerichtet ist, längs der Welle verschoben, bis ein ringförmiger Bund 81 der Walze 29 bzw.. 32 an einen ringförmigen Bund 82 der Welle 28 bzw. 31 stösst, wodurch die Walze 29 bzw. 32 gegen weitere axiale Bewegung gesichert wird.
In dieser Lage liegt der Keil 78 vollständig in den Keilnuten 79 und 80 und sichert die Walze gegen Drehung auf ihrer Welle. Darauf werden die Segmente eines segmentförmigen Ringes 83 in eine Ringnut 84 der Welle 28 bzw. 31 gesetzt, ragen aber radial heraus, um einen Bund 85 der Welle 28 bzw, 31 zu überragen, so dass die Walze 29 bzw. 32 gegen RÜckwärtsbewegung längs der Welle gesichert ist und auch gegen axiale Relativbewegung der Welle. Ein Spannring 86 wird dann
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gesichert sind. Diese treten in den Ständer 26 und legen sich gegen Stossringe 92 neben die Flanschen 46 der Walze 32.
Die Stossringe 90 werden längs der Achse der Welle 31 bewegt. um die Welle 31 und die Walze 32 axial einzustellen, und in eingestellter Lage durch Ringe 93 gehalten, welche auf die Stossringe 90 geschraubt sind und an den Seiten des Gehäuses 26 anliegen. Während des Arbeitsganges sitzt die Walze 29 fest auf der Welle.'28 und die Welle 28 ist gegen Längsbewegung gegenüber dem Walzgerüst 26 gesichert.
Die Walze 32 sitzt fest auf der Welle 3. 1. Die Einstellung der Flanschen 46 gegen die Walze 29 wird durch Drehung der Ringe 93 bewirkt, um einen der Stossringe 90 vorzuschieben und den andern Stossring 90 zurückzuziehen, bis Welle : 31, Walze 32 und Flansch 46 in die gewünschte Lage bewegt sind, wobei die Walze 29 genau zwischen den Flanschen 46 zentriert ist und Welle 31, Walze 32 und Flansch 46 in dieser Lage gehalten werden. Hiebei sind die Flanschen 46 auf der Walze 29 zentriert, weil der Eingriff zwischen den Ringen 93 und den Stossringen 90 nicht umkehrbar ist.
Um ferner den Eintritt von Metall zwischen der Walze 29 und den Flanschen 46 zu verhindern. wird Öl-od. dgl. den Enden der Walze 29 zugeführt oder ein Luftstrom verwendet, der aus den Zwischenräumen zwischen der Walze 29 und den Flanschen 46 bläst.
Bei der dargestellten Bauart üben die Flanschen 46 eine zusätzliche Kühlung an den Kanten des Streifens aus, die an den Kanten des Streifens die Neigung zur Erstarrung erhöht, im Verhältnis zu der Erstarrung des Metalls in der Mitte des Streifens. Hiedurch wurde nicht nur ein Mangel an Gleichförmigkeit in dem Streifen entstehen, sondern es würden neben den Flanschen 46 Massen von erstarrtem Metall gebildet, welche sieh bis zu einer beträchtlichen Grösse anhäufen, bevor sie zwischen die Walzen 29 und 32 gelangen, und wenn sie dann zwischen den Walzen 29 und : J2 hindurchgehen, würden sie einen Druck auf die Walzen ausüben, der Beschädigungen herbeiführen könnte.
Um diese Anhäufung von erstarrtem Metall neben den Flanschen 46 zu verhindern, ist es erwünscht, einen zusätzlichen Zug an den Enden der Walzen zu bewirken. Dieses kann durch Aufrauhen der Kanten der Walzen 29 und. 32 ge-
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dass die inneren Flächen der Flanschen 46 rauher gemacht werden, wie bei 94 (Fig. 6) angedeutet ist. Zu dem gleichen Zweck ist es unter gewissen Umständen wünschenswert, die inneren Flächen der Flanschen 46 mit einem Stoff zu bedecken, der das Anhaften des Metalls an diesen inneren Flächen der Flanschen 46 verhindert. Gemäss Fig. 9 wird deshalb ununterbrochen ein solcher Stoff den inneren
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Flanschen 46 eingeführt wird, und der Sammelraum an den Enden eine zusätzliche Erhitzung erfährt, so dass eine zusätzliche Kühlung an den Flanschen 46 erforderlich ist.
Dieser Ausgleich kann dadurch bewirkt werden, dass eine oder beide Walzen 29 und. 32, wie bei 101 (Fig. 7) auf der Walze 29 angedeutet, unterschnitten wird, wodurch der Streifen an seinen Kanten eine grössere Dicke erhält und die vermehrt Kühlung an den Flanschen 46 ausgeglichen wird. Jede dieser Massnahmen kann den gewünschten Erfolg herbeiführen, zweckmässig wird aber der Ausgleich durch vereinte Anwendung dieser Verfahren bewirkt, wie dargestellt.
Schliesslich werden gerade unter dem Walzenspalt 3. 1 Schaber 102 (Fig. 6) vorgesehen, welche an den Walzen 29 und 32 anliegen und den Streifen von den Walzen lösen, an welchen er anzuhaften sucht.
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Um die Walzen 29 und 32 zu kühlen, sind zwei Reihen von gebogenen Röhren 1C3 (Fig. 6 und 7) vorgesehen, welche die Walzen 29,. 32 von unten bis zur Rückseite ringförmig umgeben und durch deren Öffnungen Kühlwasser gegen die Walzen gespritzt wird. Den Röhren wird das Kühlwasser durch Anschlüsse 104 aus den Hauptleitungen 105 zugeführt. Um das Kühlwasser abzuführen, sind die gekühlten Teile der Walzen von Gehäusen 107 umgeben, in denen das Kühlwasser gesammelt wird und aus welchen es durch Leitungen 108 abgeleitet wird. Die Gehäuse 107 ruhen mit ihren unteren Enden auf Querstangen 109, die von den Lagern 27 und 30 getragen werden. Das Gehäuse 107 für die Walze 29 ist zu dem Verteiler 63 so angeordnet, dass der Trog 62 abgenommen werden kann.
Unter gewissen Umständen kann es vorkommen, dass Dampf aus dem Kühlwasser an den Flächen der Walzen festhängt und eine Hülle bildet, welche die Walzen gegen die Kühlwasserstrahlen isoliert, also die Kühlwirkung der folgenden Strahlen vermindert. Um dieses zu verhindern, sind zwischen den Strahlenreihen Wischer 110 (Fig. 6) angeordnet, welche an den Gehäusen 107 befestigt sind und die Walzen zwischen den ersten beiden Strahlenreihen abwischen. Zu demselben Zweck kann man die Walzen unter einer Temperatur von etwa 200 C halten.
Die Zuführung des Kühlwassers wird von Hand durch ein Handventil 111 (Fig. 10) geregelt, welches in einer Hauptleitung 106, von welcher die Nebenleitungen 105 abzweigen, angeordnet ist. Dieses Handventil in dient aber am besten nur als Absehlussventil, um das Kühlwasser vollständig abzuschliessen, wenn das Walzwerk nicht im Betrieb ist. Während des Betriebes wird die Zuführung des Kühlwassers zu den Walzen 29 und 32 durch Ventile 112 gesteuert, welche in der Nebenleitung 105 angeordnet und
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die als Nebendurchlass wirkt, um eine Mindestmenge von Kühlflüssigkeit ununterbrochen durchfliessen zu lassen, so dass das Anheben des Ventiltellers 114 nicht den Fluss des Kühlwassers einleitet, sondern nur die Kühlwassermenge vermehrt.
Unter diesen Umständen wird die Mindestmenge des Kühlwassers, die durch die Nebenöffnung 115 fliessen kann, etwas geringer gemacht als die zur Kühlung der Walze erforderliche Menge, und das zusätzliche Kühlwasser, welches für die eigentliche Kühlung der Walze notwendig ist, wird dann durch zeitweises Öffnen des Ventils 114 geliefert.
Um diese Steuerung selbsttätig zu machen, ist jedem Ventil 112 ein Thermoelement 116 zugeordnet, welches in Berührung mit der entsprechenden Walze an einem Punkte über der Walzenfläche liegt, wo das Kühlwasser auf die Walze gespritzt wird, also immer auf die niedrigste Temperatur in der Walze anspricht.
Die elektrischen Leitungen 117 und US, welche von dem Thermoelement 116 führen, sind an die beiden Enden der Spule 119 eines Relais 120 angeschlossen, das bei genügender Erregung der Spule 119 den Relaisschalter 121 schliesst und den Strom durch ein Solenoid 122 herstellt, dessen Anker 123 an den Ventilteller 114 angeschlossen ist, um das Ventil 112 zu öffnen, wenn das Solenoid 122 erregt wird, und das Ventil 112 so lange offen zu halten, als das Solenoid 122 erregt bleibt, mit andern Worten : so lange, als der Strom in der Spule 119 des Relais 120 so gross ist, dass der Relaissehalter 121 geschlossen gehalten wird.
Da der Strom in der Spule 119 der Strom des Thermostromkreises ist, spricht der Strom des Thermostromkreises auf die Temperatur des Thermoelementes an, solange die Mindesttemperatur der Walze eine vorher bestimmte Grösse übersehreitet. Wenn dann die Temperatur der Walze unter diese vorher bestimmte Grösse fällt, schliesst sieh das Ventil 112, sperrt das zusätzliche Kühlwasser ab und bleibt geschlossen, bis die Temperatur der Walze die vorher bestimmte Höhe überschreitet, worauf das Ventil 112 sich wieder öffnet und zusätzliches Kühlwasser zuführt, um die Temperatur der Walze herabzusetzen. Dieser Kreislauf wiederholt sich. Der Kühlwasserregler ist zwar nur in Verbindung mit der Walze 32 gezeigt.
Selbstverständlich wird er auch für die Walze 29 gebraucht, und der für die Walze 29 verwendete Regler muss genau so ausgebildet werden wie der für die Walze : S ? verwendete.
In Fig. 11 ist mehr oder weniger schematisch eine Anordnung für die Steuerung des allgemeinen Betriebes des Walzwerkes dargestellt. Diese Einrichtung zeigt den Antrieb der Walzen 29 und. ? durch einen Motor mit konstanter Geschwindigkeit, wie den Nebenschlussmotor 124, so dass der von dem Motor gebrauchte Strom im wesentlichen der Zugkraft entspricht, welche zum Antrieb des Walzwerkes notwendig ist, also der Zugkraft, welche den Streifen unter den dann bestehenden Erstarrungsbedingungen
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bar den von ihm verlangten Strom anzeigt. Er zeigt auch die Zugkraft an, welche zum Antrieb des Walzwerkes erforderlich ist, also auch den Grad der erlangten Erstarrung.
Diese Einrichtung enthält auch den Antrieb für den Kolben 64 zum Kippen der Giesspfanne unter der Steuerung eines Dreiweghahnes 126, der an die Leitung ? 7 angeschlossen ist : diese führt zu dem Zylinder 65 des Kolbens 64 und zum Anschluss der Leitung 127 entweder an die Leitung 128, die zu der hydraulischen Druckquelle führt, oder an die Ableitung 129. Die Einrichtung gilt auch für ein gegebenes Metall und für eine gegebene Breite des Spaltes zwischen den Walzen bei konstanter Umlaufgeschwindigkeit der Walzen ; der Erstarrung-
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Metalls mit den Walzen zu regeln.
Unter diesen Verhältnissen stellt der Arbeiter das Steuerventil126 entsprechend den Anzeigen des Amperemessers 125 ein, hebt die Giesspfanne schneller, wenn der von
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zu erhöhen, und hebt die Giesspfanne 60 langsamer oder unterbricht das Heben, wenn der Ampere- messer 125. die Zunahme des Stromes zu dem Motor 124 anzeigt, so dass der Spiegel in dem Sammel- raum 49 gesenkt wird und der Erstarrungsgrad abnimmt. Es ist festgestellt worden, dass für Metalle, wie Zink, Messing und Stahl, die von dem Walzwerk gebrauchte Kraft gegebenenfalls nicht geringer zu sein braucht als eine Pferdekraft pro 0'3 m Streifenbreite und eine Umlaufgeschwindigkeit des Walzwerkes von 0'3 m/Min.
Da der Amperemesser 126 unmittelbar jede Änderung in dem von dem Motor 124 geforderten Stromkreis anzeigt, also auch jede Änderung in dem Erstarrungsgrad, so kann bei dieser Anordnung ein erfahrener Arbeiter den Erstarrungsgrad des Metalls derart innerhalb der Grenzen des
Bereiches aufrechterhalten, dass ein brauchbares Blech von dem Walzwerk hergestellt wird. Diese Anordnung mit ihrer Handsteuerung für den Kippofen 50 ist besonders vorteilhaft bei einem Walzwerk zur Herstellung einer ununterbrochenen Bahn, die mehr Metall erfordert, als in dem Ofen 50 bei einer einzigen Beschickung erhalten werden kann.
Der fortgesetzte Betrieb des Walzwerkes erfordert ein Wiederbeschicken des Ofens 50, also eine schnelle Bewegung des Ofens 50, um ihn in die Stellung zurückzuziehen, wo er eine neue Charge empfängt, und in die Lage zurückzukehren, wo das Eingiessen des Metalls in den Trog 62 wieder aufgenommen wird, bevor der Spiegel des Sammelraumes 49 unter eine Mindesthöhe gesunken ist.
In Fig. 12 ist eine andere Bauart des Walzwerkes dargestellt, bei welcher die Walzen. 0 einen Kern 1 : haben, der von einem Mantel 1. 32 umgeben ist ; sein innerer Durchmesser ist bedeutend grösser als der Aussendurchmesser des Kernes und wird von einer Rolle 133 getragen, die in dem Gehäuse 26 des Walzwerkes 25 gelagert ist. Der Mantel 132 und der Kern 131 stehen an dem Spalt. 3. 3 in Eingriff.
Um den Mantel. M2 von dem Kern 131 anzutreiben, sind der Kern 131 und der Mantel 132 mit äusseren und inneren Zähnen 134, 1. 35 versehen, die an der Berührungsstelle des Mantels und des Kernes, an dem Spalt 33, in Eingriff stehen ; die Zähne 134, 135 können auch fortgelassen werden. Bei dieser Bauart kann der Mantel sowohl aussen als auch innen gekühlt werden, z. B. durch Wasser, das aus den Düsen 136 und 137 gespritzt wird. Diese sind aussen am Mantel 1. 32 gelagert und treten in den Zwischenraum zwischen Mantel 132 und Kern 131 an einen Punkt, der gegenüber dem Eingriff von Kern und Mantel liegt.
Der Zufluss der Kühlflüssigkeit zu den Düsen 136 und 137 wird von Hand durch Ventile 138 in den Speiseleitungen !. ? geregelt, oder er kann selbsttätig gesteuert werden, wie oben beschrieben. Bei dieser Bauart bieten die Walzen 130 dem Metall an dem Spalt 3. 3 starre und nicht nachgebende Flächen dar und erleichtern gleichzeitig das Kühlen des Mantels sowohl innen als auch aussen, und da der Mantel an dem Kern an der Bearbeitungsstelle dicht anliegt, kann er verhältnismässig dünn sein, um das Kühlen zu erleichtern.
Diese Bauart hat den weiteren Vorteil, dass die verhältnismässig billigen äusseren Mäntel ersetzt werden können.
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Hebels liegt bei 175, sein langer Arm 176 ist durch einen Lenker 177 mit dem kurzen Arm 178 eines Hebels 179 mit dem Drehpunkt 180 verbunden, der lange Arm wirkt auf eine hin-und hergehende
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Betrieb des Walzwerkes und die Eigenschaften des Streifens bestimmen, von Hand geregelt werden können und durch die Regelung der Tiefe des Sammelraumes entsprechend dem Anzeiger der Zugkraft für den Betrieb des Walzwerkes, kann auch die Vereinigung jener Faktoren selbsttätig bewirkt werden,. u. zw. durch Steuerung der Geschwindigkeit des Walzwerkes. Das Walzwerk kann z. B. durch einen Differentialverbundmotor 189 mit Serienfeld angetrieben werden, wie in Fig. 18 schematisch veranschaulicht ist.
Ein Anker 190 steht unter dem Einfluss eines Feldes, das sich aus der vereinten Wirkung einer Nebensehlussspule 191 und einer Serienspule 192 ergibt, deren Windung ein Feld entgegengesetzt der Richtung des von der Nebenschlussspule 191 erzeugten herstellt. Durch die Zunahme des Stromes des Motors 189, die eine Folge des Zuwachses der von dem Walzwerk erforderlichen Zugkraft entsprechend dem übermässigen Erstarrungsgrad durch Zunahme in dem umgekehrten Serienfeld ist, nimmt das resultierende Feld selbsttätig ab.
Die Geschwindigkeit des Motors 189 und des Walzwerkes nimmt zu, um den Erstarrungsgrad zu vermindern, während durch die Abnahme in der Zugkraft für das Walzwerk als Folge der Abnahme des Erstarrungsgrades der Strom in dem Motor 189 abnimmt, um so das Feld, erzeugt von der Serienspule 192, abnehmen und das resultierende Feld zunehmen zu lassen, so dass die Geschwindigkeit des Motors 189 und des Walzwerkes abnimmt und hiebei ebenso der Erstarrungsgrad.
Die Wirkung des Serienfeldes wird natürlich auch begrenzt, wie bekannt ist, um das Vorherrschen des Serienfeldes unter den Arbeitsbedingungen zu verhindern. Bei einem Motor dieser Gattung mit selbsttätiger Steuerung ist es nur notwendig, anfänglich beim Anlassen des Betriebes die bestimmenden Faktoren nach der Natur des Metalls und der Breite des Spaltes zu vereinigen, worauf der Motor 189, wenn er richtig konstruiert ist, das Zusammenspiel obiger Faktoren selbsttätig aufrechterhält.
Unter vielen Umständen ist es jedoch nicht erwünscht, die Betriebsgesehwindigkeit des Walzwerkes zu verändern ; im Gegenteil soll sie konstant erhalten bleiben. Um einen andern Faktor, der den Erstarrungsgrad bestimmt, zu regeln, kann eine selbsttätige Regelungsvorrichtung gemäss Fig. 19 benutzt werden. Der Hauptmotor 193 des Walzwerkes ist ein Dreiphaseninduktionsmotor mit Käfig, der durch Leitungen 194, 195, 196 an den Anlassmotor 197 angeschlossen ist. Dieser wird von den Leitungen 198, 199, 200 gespeist. Die Steuerung besteht aus einem Induktionsrotor mit Dreiphasenwicklung, der durch Leitungen 202, 20. 3, 204 an einen Umschalter 205 angeschlossen ist.
Dieser ist seinerseits an die Leitungen 198, 199, 200 mittels der Leitungen 206,207, 208 angeschlossen und schaltet in seiner oberen Stellung den Steuermotor 201 zum Betriebe in der einen Richtung, in seiner unteren Stellung den Steuermotor 201 zum Betriebe in entgegengesetzter Richtung ein, wie aus dem Stromschema ersiehtlieh ist. Auf der Welle des Steuermotors 201 sitzen drei Schleifringe 209, 210, 211, die an die Rotorwicklung angeschlossen und für Bürsten bestimmt sind. Diese sind an die Leitungen 212, 213, 214 angeschlossen. die zu den Widerständen 215, 216, 217 führen.
Diese sind an ihren entgegengesetzten Enden durch einen T-Leiter 218 verbunden, so dass der Steuermotor 201 gewöhnlich mit den Widerständen 215,
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kann, um die Widerstände 225, 226, 227 kurzzuschliessen und diese Widerstände aus dem Ankerstromkreis des Motors 201 zu entfernen. Auf diese Weise wird der Anker des Motors 201 kurzgeschlossen und entsprechend die Geschwindigkeit des Motors 201 gesteigert, wenn der Schalter 222 geschlossen ist.
Der Steuerungssehalter 205 wird mittels eines Vorwärts solenoids'223 in die Vorwärtsstellung bewegt,
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die Schliessstellung durch ein Solenoid 225 bewegt, während der Schalter 205 auch einen Hilfssehalter 226 einschliesst. Der Kontaktarm 227 dieses Hilfssehalters 226 berührt einen Vorwärtskontakt 228, wenn der Steuersehalter 205 in der Vorwärtsstellung ist, und einen Rückwärtskontakt 229, wenn der Steuersehalter 205 in der Rückwärtsstellung ist.
In dem Leiter 196 zwischen dem Anlassmotor 197 zu dem Walzwerksmotor 193 befindet sich eine Reihe von Relais 230, 231, 232, 233, 234, 235, welche auf den Stromfluss in dem Leiter 196 ansprechen und mit progressiv zunehmenden Werten in der genannten Reihenfolge in Betrieb kommen. Die Relais 230, 231, 232 sind Überbelastungsrelais, u. zw. öffnet sich jedes bei dem Durchgang eines Stromes, der den für dieses Relais vorher bestimmten Wert übersehreitet ; die Relais 232, 234, 235 sind Unterbelastungsrelais, jedes schliesst sich beim Durchgang eines Stromes von grösserem Wert, als wie für jenes Relais vorher bestimmt.
Wenn der Motoranlasser 197 in der Offenstellung ist, sind die Relais 230, 231 geschlossen, das Relais 232 ist offen, das Relais 233 geschlossen und die Relais 234 und 235 sind offen. Dieser Zustand dauert, bis der Strom in der Leitung 196 einen Wert erreicht, der den vorher bestimmten überschreitet,
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bei welchem das Relais 230 arbeitet. Wenn der Motoranlasser 197 geschlossen ist, fliesst Strom nicht nur zu dem Walzwerksmotor 193, sondern auch von dem Hauptleiter 194 durch Leitungen 2. 36 und 237, Schalter des Relais 230, Leitungen 238, 239, Spule 225 des Geschwindigkeitssehalters 222 und Leitungen 240, 241, 242 zurück zu der Hauptleitung 195.
Hiedurch wird die Spule 225 erregt und der Geschwindig- keitsschalter 222 geschlossen, die Widerstände 215, 216, 217 in dem Ankerstromkreis des Steuermotors 201 werden kurz geschlossen und der Steuermotor 201 wird zur Arbeit mit der Höchstgeschwindigkeit angeschlossen. Gleichzeitig fliesst bei geschlossenem Relais 231 Strom von der Hauptleitung 196 durch Leitungen 243, 244, Vorwärtsspule 223 des Steuerschalters 205, Leitungen 245, 246, Schalter des Relais 231, Leitungen 247, 248, Leitung 242 zurück zur Hauptleitung 195, um die Vorwärtsspule 223 des Steuersehalters 205 zu erregen, diesen in die Vorwärtslage zu bewegen und den Steuermotor 201 für den Vorwärtsgang anzuschliessen.
Da der Geschwindigkeitsschalter 222 geschlossen ist, wird der
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in die obere oder Vorwärtslage bewegt, der Arm 227 des Hilfsschalters 226 berührt den Vorwärtskontakt 228 und dieser schliesst einen zweiten Stromkreis durch die Vorwärtsspule 223 des Steuerschalters 205. Dieser
Stromkreis verläuft von der Hauptleitung 196 durch Leitungen 243, 244, Spule 223 des Steuersehalters 205, Leitung 245, Leitung 249, Schalter des Relais 233, Leitung 250, Hilfsschalterkontakt 228 und Hilfsschaltarm 227, Leitung 251, Leitung 242 zurück zur Hauptleitung 195. Da der Strom in der Leitung 196 wächst, öffnet sich das Relais 230.
Es wird der Stromkreis durch Spule 225 des Steuerschalters 222 geöffnet, die Widerstände 215, 216, 217 werden in den Ankerstromkreis des Steuermotors 201 eingeschaltet und die Geschwindigkeit des Steuermotors 201 wird verringert. Wenn der Strom in dem Leiter 196 weiterwächst, öffnet sich das Relais 231, um den Stromkreis durch die Vorwärtsspule 223 des Steuerschalters 205 mittels des Schalters des Relais 281 zu unterbrechen. Dieses ist aber ohne Wirkung, weil der Stromkreis durch Spule 223 auch durch den Schalter des Relais 233 vervollständigt ist.
Wenn der Strom in der Hauptleitung 196 weiterwächst, schliesst das Relais 232 seinen Schalter, aber dieses ist auch unwirksam, weil die Leitung 252 des Relais 232 in Reihe mit dem Hilfsschalter 226 des Steuerschalters 205 liegt und der Arm 227 des Hilfsschalters 226 in der Vorwärtsstellung ist, in Berührung mit dem Vorwärtskontakt 228 und nicht in umgekehrter Stellung in Berührung mit dem Rückwärts- kontakt 229, an welchen der Schalter des Relais 232 angeschlossen ist.
Wenn der Strom jedoch in der Hauptleitung weiterwächst, erreicht er den Wert, der für das Relais 233 vorherbestimmt ist, dieses öffnet sich, unterbricht den letzten Stromkreis durch die Vorwärtsspule 223 des Steuerschalters 205, um diesen in die neutrale Lage zurückkehren zu lassen, unter Wirkung eines Übergewichtes (nicht dargestellt). Es ist jedoch zu bemerken, dass dieses noch nicht den Steuerarm 227 des Steuersehalters 226 in Kontakt mit dem Rüekwärtskontakt 229 bringt, so dass der Umstand, dass der Schalter des Relais 232 geschlossen ist, noch ohne Folgen bleibt.
Wenn jedoch der Strom in der Hauptleitung 196 weiterwächst, arbeitet das Relais 234 und schliesst seinen Schalter. Es wird nun ein Stromkreis hergestellt von der Hauptleitung 196 durch Leitung 243, Leitung 253, Rückwärtsspule 224 des Steuerschalters 205, Leitungen 254, 255, Schalter des Relais 234, Leitung 256 und Leitungen 241, 248, 242 zurück zu der Leitung 195. Hiedurch wird die Rückwärtsspule 224 des Steuerschalters 205 erregt, der Steuerschalter 205 in die Rückwärtslage bewegt und zum
Betrieb in der Rückwärtsrichtung angeschlossen.
Wenn der Steuerschalter 205 so in die Rückwärts- stellung bewegt wird, berührt der Arm 227 des Hilfsschalters 226 den Rückwärtskontakt 229 und dieser stellt einen zweiten Stromkreis her durch Rückwärtsspule 224 des Steuerschalters 205. Dieser Strom- kreis verläuft von der Hauptleitung 196 durch Leitungen 243, 253, Rückwärtsspule 224 des Steuer- schalters 205, Leitung 254, Leitung 257, Schalter des Relais 232, Leitung 252, Kontakt 229, Hilfsschalter- arm 227 und Leitungen 251, 242 zurück zur Hauptleitung 195. Wenn der Strom in dem Hauptleiter 196 weiterwächst und den für das Relais 235 vorherbestimmten Wert erreicht, wird der Schalter des
Relais 235 geschlossen.
Es wird ein Stromkreis geschlossen, der verläuft von Hauptleitung 196, durch Leitung 236, Leitung 258, Schalter des Relais 235, Leitung 259, Leitung 2. 39, Spule 225 des Geschwindigkeitssehalters 222 und Leitungen 240, 241, 248, 242 zurück zur Hauptleitung 195. Es wird dann die
Spule 225 des Geschwindigkeitsschalters 222 erregt, letzterer geschlossen, die Widerstände 215, 216. 217 in dem Ankerstromkreis des Steuermotors 201 werden kurzgeschlossen und der Steuermotor 201 eingerückt, so dass er wieder mit voller Geschwindigkeit arbeitet, aber dieses Mal in umgekehrter Richtung.
Wenn jedoch der Strom in dem Hauptleiter 196 abnimmt anstatt zunimmt, so sinkt er zuerst unter den vorherbestimmten Wert für das Relais 2. 34. Dieses Relais öffnet sich, öffnet den Stromkreis durch die Rückwärtsspule 224 des Steuerschalters 205 mittels des Sehalters des Relais 234. Dies ist aber unwesentlich, weil ein weiterer Stromkreis geschlossen wird durch Rückwärtsspule 224 des Steuerschalters 20. 5 mittels des Schalters des Relais 232.
Da der Strom in der Hauptleitung 196 weiter abnimmt, schliesst sich der Schalter des Relais 233, aber dieses ist auch unwesentlich, weil der Schalter des Relais 233 in Reihe ist mit dem Vorwärtskontakt 228 des Hilfsschalters 226 und der Arm 227 des Hilfs- schalters 226 vielmehr in Berührung mit dem Rückwärtskontakt 229 ist als mit dem Vorwärtskontakt 228.
Wenn jedoch der Strom weiter abnimmt, tritt das Relais 232 in Wirkung und öffnet seinen Schalter.
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Hiedurch wird der zweite Stromkreis durch die Rückwärtsspule 224 des Steuersehalters 205 unterbrochen und dieser kehrt in seine neutrale Stellung zurück, um den Steuermotor 201 auszuschalten.
Hierauf wiederholt die Zunahme des Stromes in der Hauptleitung 196 den vorher beschriebenen
Kreislauf, während die weitere Stromabnahme in der Hauptleitung 196 wieder den Schalter des Relais 231 schliesst, auch der Stromkreis durch die Vorwärtsspule 223 des Steuerschalters 205 wird geschlossen und der Steuermotor 201 in der Vorwärtsrichtung angetrieben, bis der Strom in dem Hauptleiter 196 den vorher bestimmten Wert zum Betriebe des Relais 233 überschreitet, entweder mit oder ohne Betrieb des Relais 230, um den Steuermotor 201 mit voller Geschwindigkeit anzutreiben, je nachdem der Strom in der Hauptleitung 196 unter den vorher bestimmten Wert zum Betriebe des Relais 230 sinkt oder nicht.
Wenn unter diesen Umständen der Strom zu dem W. alzwerksmotor 193 unter den für das Relais 231 vorher bestimmten Wert sinkt, arbeitet der Steuermotor 201 in der Vorwärtsrichtung, bis zu der Zeit, wo der Strom zu dem Walzwerksmotor 19. 1den für das zweite folgende Relais 233 vorher bestimmten Wert überschreitet und dann ruht, bis der Strom zu dem Walzwerksmotor 193 entweder wieder unter den für das Relais 231 vorher bestimmten Wert sinkt, in welchem Falle der Kreislauf wiederholt wird, oder über den für das Relais 234 vorher bestimmten Wert steigt, in welchem Falle der Steuermotor 201 in umgekehrter Richtung angetrieben wird, bis der Wert des Stromes zu dem Walzwerksmotor unter den für das Zwischenrelais 232 vorher bestimmten Wert sinkt.
Hierauf ruht wieder der Steuermotor, bis der Strom zu dem Walzwerksmotor 193 wieder über den für das Relais 234 vorher bestimmten Wert steigt. In diesem Falle wird der Steuermotor wieder in umgekehrter Richtung angetrieben oder sinkt wieder unter den für das Relais 23j ! vorher bestimmten Wert, in welchem Falle der Steuermotor 2M wieder in der Vorwärtsrichtung angetrieben wird.
Bei übermässigem Abweichen von den normalen Bedingungen werden die Relais 230 und 23J eingerückt, um die Widerstände in dem Ankerstromkreis des Steuermotors 201 kurzzuschliessen, die Geschwindigkeit des Steuermotors 201 zu erhöhen und die
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Es ist hervorgehoben worden, dass die Zugkraft, die zum Antrieb des Walzwerkes erforderlich ist, von dem Erstarrungsgrad abhängig ist, im Verhältnis zu dem Abstand der Walzen und dass natürlich der von dem Walzwerksmotor 19 : 3 geforderte Strom von der Zugkraft abhängt, die für das Walzwerk notwendig ist.
Deshalb ist der Strom in der Hauptleitung 196, der auf die Relais 2. , 2, 2. 32, 2. , 2. und 235 bei einem gegebenen Metall und bei einem gegebenen Abstand der Walzen und demgemäss bei einem gegebenen Kaliber einwirkt, abhängig von dem Erstarrungsgrad des Metalles und dieser kann selbsttätig konstant erhalten werden bloss durch entsprechenden Anschluss des Steuermotors 201 an eine oder mehrere Einrichtungen, welche einen oder mehrere der obenerwähnten Faktoren regeln, die den
Erstarrungsgrad bestimmen. Es kann z. B. der Steuermotor 201 durch entsprechende Übersetzung an den Ofen 50 angeschlossen werden, um das Ausfliessen des Metalls aus dem Ofen 50 in den Trog 62 zu regeln, oder der Steuermotor 201 kann an die Ventile 112 angeschlossen werden, um den Zufluss des
Kühlwassers zu den Walzen zu regeln.
Welche Einrichtung aber auch angewendet wird, so regelt immer selbsttätig die Steuerung gemäss Fig. 19, welche der Natur des Metalles angepasst ist und der Breite des
Spaltes, einen oder mehrere Faktoren, welche den Erstarrungsgrad bestimmen, um selbsttätig die Eigen- schaft des aus dem Walzwerk austretenden zusammenhängenden Streifens konstant zu halten.
Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung ist für die Arbeitsweise beschrieben worden, bei welcher der Erstarrungsgrad so gross ist, dass die Gesamtdicke der sich oberhalb des Walzenspaltes bildenden Schalen beträchtlich grösser ist als der Spalt der Walzen, so dass ein gewalztes Band entsteht ; die Einrichtung kann aber auch zum grossen Teil benutzt werden, wenn der Erstarrungsgrad nur so gross ist, dass die Gesamtdicke der Schalen nur wenig grösser ist als die Breite des Spaltes, wo dann der Streifen einfach geformt wird. Wenn jedoch das Walzwerk so betrieben wird, dass ein gewalzter Streifen entsteht, so ist er weit überlegen dem chemisch gleichwertigen Streifen, bei welchem die Erstarrung der mechanischen Bearbeitung vorausging.
Eine verständliche Erklärung dieser Tatsache ist, dass in dem Augenblick der Erstarrung eines geschmolzenen Metalls der Grad des Wachstums der kristallinischen Struktur an dem Austritt ein Maximum ist, aber sehr schnell abnimmt. Dieses kann gelten sowohl für Zeit als auch Temperatur, mit andern Worten, der Grad des Wachstums der kristallinisehen Mikrostruktur ist eine Funktion sowohl von Temperatur als auch von Zeit. Das beschriebene Verfahren hat eine mechanische Umlagerung zur Folge, welche auf die Körnehengrösse zu Zeiten und Temperaturen einwirkt, welche sich denjenigen im Augenblick der Erstarrung viel mehr nähern als bei andern Verfahren.
Wenn weiterhin die Erstarrung den Zwischenraum zwischen den beiden Walzen überbrückt (wie bei y in Fig. 2 gezeigt) und jeder Teil des Metalls plötzlich der mechanischen Umformung unter- worfen wird, fällt der Anfang der Umformung nicht nur mit dem ersten Eintreten der Fähigkeit, mechanische Beanspruchungen aufzunehmen, zusammen, sondern wirkt in diesem Falle auf einen Materialkörper, der einen steilen Temperaturabfall von der Mitte nach jeder äusseren Fläche hat.
Die heisseren, schwächeren mittleren Teile, welche am wenigsten der mechanischen Deformierung durch späteres Walzen zugänglich sind, entweder heiss oder kalt, erleiden den grösseren Teil der mechanischen Umformung während des ganzen Walzvorganges und darauf kann kein Temperaturgefälle, welches sieh dem anfänglichen nähert, je erreicht werden.
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Ob die vorstehende Theorie richtig ist oder nicht, es bleibt die Tatsache, dass ein Werkstoff, der, wie beschrieben, hergestellt worden ist, eine Dehnbarkeit und Homogenität hat, welche dem gleit1- artigen Metall überlegen ist, das entweder heiss oder kalt gewalzt ist, und dieses in einem Grade, der eine bedeutende Erweiterung des Anwendungsgebietes gestattet. Z. B. kann Messing, das nach dem vorliegenden Verfahren hergestellt wird, Ziehvorgängen unterworfen werden, die viel schwerer sind, als es bisher möglich war, und nach dem Ziehen eine weit grössere Freiheit von Rissen und eine weit bessere Oberflächenbeschaffenheit zeigen.
Bei der Behandlung von Legierungen gemäss der Erfindung, die durch Wärmebehandlung gehärtet und getempert werden können, ist es möglich, die äusseren Flächen unter einen oder mehrere der Um- wandlungspunkte des Materials während der anfänglichen Formgebung des Streifens abzukühlen. Dieses bezieht sich auf die gleichzeitige Erstarrung, auf die Temperaturübertragung und mechanische Umformung, welche in einem einzigen augenblicklichen Vorgang erreicht werden, wofür bisher wenigstens zwei besondere Vorgänge erforderlich waren. Ausserdem sind Verbesserungen an Mikrostruktur und
Symmetrie in dem Endprodukt zu verzeichnen, welche es bedeutend verbessern, ein Fortschritt, der grösser ist als das Fortlassen bisheriger Verfahrensschritte.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur direkten Formgebung von flüssigen Metallen zwischen liegend angeordneten. umlaufenden und gekühlten Walzen, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Faktoren : Umlaufgesehwindigkeit der Walzen bzw. Zeitdauer der Berührung zwischen flüssigem Metall und Walzen oder Grösse der Berührungsfläche zwischen beiden, ferner die Temperatur des zugeführten Metalls und der Grad der Kühlung der Walzen so aufeinander abgestimmt werden, dass sich oberhalb des Walzenspaltes an der Oberfläche jeder Walze eine erstarrende Schale in der Weise bildet, dass ihre Dicke von der Stelle ihrer Berührung mit den Walzen bis zur Vereinigung der beiden Schalen am Walzenspalt allmählich zunimmt, u. zw. bis zu einer Dicke jeder Schale, die etwas grösser ist als die halbe Breite des Walzenspaltes.
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Method and device for the direct shaping of liquid metals.
The invention relates to a method and a device for continuously shaping or pressing or rolling plates, strips, rods and similar bodies directly from liquid metal by means of horizontally arranged, cooled rollers. A large number of these methods have been proposed. While in the older of these processes it was deliberately avoided to damming up the liquid metal above the nip used for forming, it was later proposed above the
Nip to form a bath of such liquid metal before it passes through the nip. In spite of numerous attempts, however, the known processes have so far not been able to establish themselves in practice because the continuous formation of such a body has not been successful. The experiments in question have therefore not achieved any objective.
According to the invention, it has now been possible for this direct form or. To create rolling processes directly from liquid metal that lead to the goal so that the developed process can actually be carried out in practice, as numerous tests have shown, with complete success.
It has been found on the basis of detailed considerations and experiments that for the continuous
Formation of the body to be shaped, the following factors are decisive: the temperature of the liquid metal supplied, the degree of cooling of the rollers and the length of time in which the liquid metal is in contact with. the cooled roller surface. This length of time is determined by the
Speed of rotation. of the rollers and the size of the contact area. These three factors must be brought into a certain relationship to one another, which can vary depending on the metal to be deformed.
The following technical teaching, which forms the actual subject of the invention, is decisive for the coordination of these conditions with one another:
The temperature of the material supplied must not be so high that the material remains liquid right into the roller gap, because otherwise the body cannot be continuously formed in the desired shape, rather the liquid metal leads the shaping, moving roller surface to a certain extent . However, since the metal has to be applied in liquid form, a certain minimum temperature of the metal is required.
It is therefore also necessary that the rollers are strongly cooled and that at the same time the rotational speed of the rollers is adjusted so that from the point at which the roller surface comes into contact with the accumulated liquid metal to the roller gap on each of the two Rolling forms a solidified shell. This shell formation must now take place in such a way that the shell on each roller gradually increases in thickness from the point of contact to the roller gap and that finally in the roller gap or shortly before the roller gap each of the two shells is thicker than half the width of the gap.
It is then achieved that the two shells are intimately united with one another and welded together to form a solid, continuous body that is continuously carried away below the roller gap. If you do not want to go below a certain level with the rotational speed of the rollers, you have to increase the distance from the point of contact between the roller surface and the liquid metal to the roller gap and thus the size of the contact surface and thus the duration of the contact. This can be achieved e.g. B. in a simple manner by appropriate choice of the roller diameter. It has already been pointed out above that if the temperature of the supplied liquid metal is too high, a continuous formation of a solidified body in the roller gap cannot be achieved.
The same thing occurs when the rotational speed of the rollers is too high or the duration of contact between the roller surface and the liquid metal is too short, or when the cooling of the rollers is insufficient.
On the other hand, if the temperature of the metal supplied is too low or if - for example, if the circumferential speed of the rollers is too low - the duration of contact between the roller surface and the liquid metal is too long or the cooling is too strong, the metal above solidifies too far enter the gap, so that it is pushed back upwards to a certain extent, at least when it is pressed through between the rollers, at the same time continuously backwards.
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The shell then does not run to and through the roller gap at the same speed as the surface of the roller itself, and wrinkles and other irregularities form on the surface of the shell that rests on the rollers.
All of these disadvantages are remedied if the teaching is followed to adjust these factors mentioned above so that from the point where the liquid metal comes into contact with the rollers, solidifying shells form on the surface and increase in thickness up to the roller gap and in or at the gap itself are slightly thicker than half the width of the roller gap, so that neither an advance of the metal over the roller
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around the area there is still lag. It is up to you to regulate the thickness with which the shells are to run into the nip for the purpose of either simply shaping bodies or simultaneously pressing or pre-rolling the metal.
Another lesson for this design is that the surface of the forming shell lying in the metal bath remains as smooth and uniform as possible, so that the surfaces that are to be welded together in the roller gap are relatively smooth and connect perfectly. For this it is necessary that when pouring liquid metal into the bath, the formation of vortices is avoided, which result in an irregular formation of the shells. For this purpose, the liquid metal can be fed in in a steady stream approximately in the middle of the bath accumulated above the roller gap and as close as possible to its surface. It is even more effective, however, if you pour the metal into a funnel that is immersed in the metal bath.
A sufficiently wide gap must be left between the hopper and each of the roll surfaces to allow the shells to be formed to the required thickness. The metal poured into the funnel is also dammed up in this to form a bath, and when it runs out of the funnel through slots or openings at the bottom, it first rises in the space between the roller surfaces and the funnel walls according to the law of communicating tubes. It is advisable to ensure that it cannot rise as high in these gaps as the level of the bath in the funnel itself. This can be achieved by cooling the rollers accordingly, so that from one point as a result of solidification a further rise of the metal can be prevented or through an overflow.
The shells are then formed in the space between the funnel and the roller surfaces in a completely calm manner, without being disturbed in any way by the continuous pouring in of liquid metal.
Various designs are possible for the shaping or pressing of the body, some examples of which are given below: The cooling does not have to take place uniformly over the entire length of the rollers. You can z. B. cool the middle parts more than the edge parts, because the edge parts are already cooled by the cool outside air. The same also applies to the degree of solidification, which is then regulated in such a way that the heat content of the cross-sectional parts exposed to faster cooling, e.g. B. the edges of the strip to be formed, is greater than the heat content of the central parts. It is also possible to make the supply of the liquid metal larger at the edges than in the middle, or the cross-section at the edges can also be larger.
Furthermore, for metals or alloys that have transformation points, i. H. which assume a different structure at different temperatures, the degree of solidification can be regulated so that the temperature of the surface of the metal entering at the narrowest point of the nip is partially or completely below a transition temperature, e.g. B. curing temperature. The cooling can then only be carried out so far that the hardening takes place only on the two surfaces of the formed strip, but a relatively soft middle layer remains in the middle, whereby the degree of solidification can again be regulated so that the heat inherent in the hot middle layer sufficient to heat the colder surface layers to tempering temperatures after the material has been discharged from the nip.
If you want to produce good that has different degrees of hardness on both sides exposed to the pressure, you can cool the two rollers differently.
When determining the degree of solidification, the rotational speed and driving force of the rollers, temperature of the material accumulated above the roller gap, the size and duration of contact between the material and rollers and the temperature of the roller surfaces are coordinated in such a way that the degree of solidification (thickness and expansion the shells forming on the roll surfaces above the nip) is reduced when the load, i.e. H. the driving force of the rolls increases, and the degree of solidification increases as the load decreases.
For example, the load can be 1 PS for a strip width of 0.3 m at a pre-lifting speed of 0.3 m / min. The liquid material will also be fed in at a temperature such that gas bubbles can escape, and it is also advisable to remove the bath accumulated above the nip before contact with oxygen-containing gases, e.g. B. by an inert atmosphere to protect.
Finally, the method can also be used for plating strips or sheets that are formed from layers of different materials. The band to be plated is then passed over one or both rollers through the roller gap and the liquid material is pressed on as a shell in the roller gap, u. either on one side or on both sides or in the middle. If you only want to plate on one side, you just run a belt over one roller.
If you want to clad a core between two strips, a strip is passed over each roller. If a band is to be plated on both sides, the band to be plated is passed through the nip.
The drawings show a number of embodiments of devices for carrying out the method. Fig. 1 and 2 show, in cross section through two rollers, schematically the formation of the shells combined into one body, u. between. According to FIG. 1 without, according to FIG. 2 with a funnel; Fig. 3
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a side view of a rolling mill suitable for carrying out the invention; FIG. 4 shows a section along the line 4-4 of FIG. 3; FIG. 5 shows a section along the line 5-5 of FIG. 4; 6 shows a section along the line 6-6 in FIG. 3 on an enlarged scale, and FIG. between. In an embodiment according to the scheme of FIG. 2; 7 shows a section along the line 7-7 of FIG. 6; 8 shows a section along line 8-8 in FIG. 6;
9 shows a device for axially adjusting a roller and for covering the flanges of the one roller which laterally delimit the bath above the roller gap; Fig. 10 shows a cooling device for the roller; 11 shows a control for the rolling mill; 12 shows in detail a particular type of roller drive; 13 shows a particular cross-sectional shape of the rolls for rolling angle irons; 14 shows another embodiment for rolling U-iron; 15 shows another embodiment for rolling double T-bars; 16 shows a further embodiment for a cooling device for the purpose of cooling the rolls differently at different points: FIG. 17 shows a display device for determining the tensile force required for the rolling mill;
18 schematically shows a motor for automatically changing the roller speed in accordance with the required tensile force; 19 shows a scheme for achieving the same result; FIG. 20 shows a possible embodiment of the shaping and further treatment of the shaped goods.
In Fig. 1 the simplest form of the method forming the invention is schematically illustrated. It is assumed that the following factors: roller speed or size of the roller surface in contact with the liquid metal, and the degree of roller cooling are set in this way. that on the rollers 2, 3 shells 23 are formed, which from the point of contact x of the liquid bath 14 with the surface of the rollers 2, 3 gradually increase in strength through solidification up to the point / the union of both shells, which depends on whether only one Shaping or pressing of the goods is to take place, lies more or less closely above the roller gap.
The degree of solidification is regulated accordingly, i.e. H. the increase in thickness of the shells is greater when rolling or pressing is to take place, and it is smaller when only shaping is to take place. However, both shells must always be thicker than the width of the nip. The liquid metal is fed through the inlet 13 in a steady flow approximately in the middle above the roller gap and forms the liquid bath 14 in the space 12.
In Fig. 2, a funnel 1 'is introduced into the liquid bath 14, the lower outlet 1.'1 "in the
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Side walls of the funnel 13 'and the rollers 2, 3 must be enough space so that the shells 2: J can form. The metal emerging at 13 "rises according to the law of communicating tubes between the funnel walls 13 'and the rollers 2, 3 and solidifies on the roller surfaces. The height of the level of the bath 14 can be regulated by an overflow and thus also the length at the same time of the contact arc between liquid metal and roller surfaces.
In FIG. 20, an embodiment of an overall system of such a rolling mill for forming bodies is illustrated as an example, as well as devices for further treatment of the entire body. The rolling mill 1 consists of two horizontally arranged rolls 2 and. 3. These are z. B. cooled by water which is passed through openings in transverse lines 4 against the roller surfaces. These lines 4 receive the water through lines 5 with valves 6. The rollers can also be hollow and can be cooled from the inside, whereby the rollers can be cooled more strongly on the inner walls opposite the contact surface of the liquid metal. The rollers are driven by the motor 7 by means of a power transmission which is indicated by the dotted lines 8.
A change gear for changing the speed of the rollers 2, 3 can be used. It can e.g. B. a motor with variable speed can be selected or a gearbox 9 can be switched on in the transmission 8. The ends of the roll 2 are delimited by flanges 10 in order to create a space 12 above the nip 11 for the formation of a bath 14 of the molten metal which is fed from a container 13. Instead of the flanges connected to the rollers, it is also possible to arrange cover walls that are fixed at the side.
Since the rollers 2, 3 have a temperature below the melting temperature of the supplied metal, the metal solidifies on its surface from x-y (Fig. 1, 2) in the shape of a neck. These shells are introduced into the gap 11 by means of the rollers 2, 3 and, depending on the type or profile of the rollers, emerge as a correspondingly shaped continuous body, for example as a band S. The band S can of course continue to be used in any way or further to be edited. In Fig. 20, a facility for continuous further processing is illustrated as an example.
The strip is fed from the rolling mill 1 through a chamber 15 in which a reducing atmosphere is maintained in order to prevent the formation of oxide on the surfaces of the strip; then it is passed through a rolling mill 16 to reduce the thickness and to roll the strip into profile, to change its properties or for any other purpose. After the rolling mill 16, the strip is subjected to a heat treatment in an equalizing furnace 17, then passed through an additive vessel 18 containing acid or another solution to remove any oxide from the surfaces, further through a washing vessel 19 to remove the im Rinse off container 18 of absorbed acid.
The strip then runs through smoothing rollers 20 in order to level out any irregularities, whereupon
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it is cut into lengths by scissors 21 and fed to a press 22 in order to be brought into the desired shape here.
The work processes described can also be different or follow one another in a different order than shown. Individual operations can also be omitted or others can be added; It is only intended to show that a large number of operations can be followed by forming the metal, while the strip formed from the metal retains its original heat and, without annealing, the strip continues to pass directly through the reduction chamber 15 and then through the Rolling mill 16 takes place before oxide has formed on the strip, so that any trace of surface cracks that may have occurred in the strip when it left the rolling mill 2, J can be eliminated.
The properties of the strip S depend, at least in large part, on the degree of solidification on rolls 2 and 3 and the width of the gap 11.
As noted above, the degree of solidification on the rollers 2, 3 depends on various factors
Factors, namely the nature of the metal itself, its temperature at which it is transferred to the rollers, the length of the contact arc and the duration of contact of the metal with the rollers, the temperature of the rollers, the speed of rotation of the rollers: so can for a given metal, the desired degree of solidification can be maintained if the relationship between the various factors is kept constant by controlling one or more of the factors in order to achieve the desired degree of solidification
To compensate for fluctuations in one or the other factor. For a given metal e.g.
B. the degree of solidification can be kept constant despite the fluctuation of other factors by changing the rotating speed of the rollers or the degree of solidification, e.g. B. by changing the contact arc of the metal with the rollers or the temperature of the metal or the temperature of the rollers.
The speed of the rollers can be changed by regulating the speed of the motor 7 or the change gear 9. The contact arc x, y of the metal with the rollers 2, - can be changed by changing the depth of the collecting space 14 in the space 12 between the rollers 2 and J and the flanges-M, and the temperature of the metal can be changed by changing the Temperature of the metal being fed, or by preheating the metal while it is being fed, or by heating the metal in the bath 14 such as by passing an electric through it
Current either indirectly or directly through induction currents. On the other hand, the temperature of the rolls can be regulated by changing their cooling, e.g.
B. by adjusting the valves 6, which regulate the amount of liquid supplied through the lines 4, or by changing the temperature of the cooling liquid itself, such as. B. by mixing steam and water in varying proportions.
If the factors mentioned are taken into consideration, the degree of solidification is increased by reducing the rotational speed of the rollers, by decreasing the temperature of the metal, by decreasing the roller temperature and, as far as has been determined, by increasing the contact arc of the metal with the rollers. The simplest regulation of the degree of solidification takes place by regulating the rotational speed of the rollers or by regulating the size of the contact arc of the metal with the rollers.
When regulating the rolling mill, it emerged that for a given rolling mill and for a given metal and a given width of the gap, the tensile force required to drive the rolling mill increases with the increase in the degree of solidification of the metal, so that the force required to drive the rolling mill Tensile force is a measure of the degree to which the metal is to be solidified and that the work of the rolling mill under an essentially constant tensile force ensures the solidification of the metal to an essentially constant degree. Regardless of how the regulation takes place, as explained above, the relationship between the factors that control the degree of solidification remains of the utmost importance.
In FIGS. 3-11, for example, devices are shown which are used to carry out this method. A pair of bearings 27 (FIG. 4) rests in the uprights 26 and carries a shaft 28 on which a roller 29 (FIG. 6) is mounted. A pair of bearings 30 is also arranged in the stands 26. which carries a shaft 31 for a roller 32 (Fig. 6); the pair of bearings 30 is slidably mounted in the uprights 26 so that it can be adjusted against the pair of bearings 27 and thereby an adjustment of the shaft. H including roller 32 can take place with respect to shaft 28 including roller 29 in order to determine the distance between the rollers 29 and 32 and the width of the gap. The displacement of each bearing 30 is z.
B. by a spindle 34 together with mother. 3J (Fig. 7) stored in the stand 26 causes; each spindle 34 carries at its inner end a rotating ring 36 which connects the screw to its bearing 30, and at the outermost end a pointer. 37 (Fig. 3) for a dial on the stand 26 to always keep the position of the corresponding bearing; ; 0 display. Between each bearing 27 and the associated bearing 30 there is a helical spring: 39 (FIG. 7), which connects the bearings 27 and 30 together with shafts 28. 31 and rollers 29,? spaced from one another prior to the introduction of the metal between the rollers 29, 30.
The shaft 28 is driven by the electric motor 40 (FIG. 3) through a gear 42 mounted on the frame 41, which meshes with a gear 43 on the shaft 28; the shaft 31 is of
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driven, the extended teeth of the wheels 44, 45 remain in engagement for all distances between the rollers 29 and 32. The roller 32 is provided with flanges 46 (FIG. 7) which are attached to the roller by bolts 47
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The roller should generally not be less than twice the height of the strip to be rolled. The flanges 46 can be made of a softer material than the roller 29.
In order to ensure an even thickness of the strip, it is advisable to make both rollers, 29 and 32, or one concave (FIG. 7).
In this embodiment of the invention, the molten metal is supplied to space 48 from a heated ladle or furnace 50 (FIG. 4). The furnace has walls 61 made of refractory material, in the lower part there is a core 62 (Fig. 5) also made of refractory material, the shape of which adapts to the walls of the furnace and forms an approximately U-shaped space 3.3 with the walls, which is at the top with the interior 54 of the furnace 30 in connection.
In the center of the refractory core 52 is the coil 55 of the core 56 of a transformer whose primary winding (not shown) is connected to an AC power source and whose secondary part consists of the metal within the passage 53, so that the current flows in the primary part The transformer generates a current in the metal within passage 53 to heat that metal and, by conduction, the contents of furnace 50. The furnace 50 (FIG. 6) is rotatably attached to the roller stand 26 by means of a pair of ears 57 and is carried by pins 58 of ears 59 on the head plate 60 of the stand 26.
The metal flows out of the furnace 50 through a channel 61 (FIGS. 3 and 6) which lies between the ears 57; the metal then passes into a trough or trough 62 (FIGS. 6 and 8), from where it passes through a distributor 63 to the collecting space 49. The furnace is tilted by means of a hydraulic piston 64 (FIG. 4), the cylinder 65 of which is rotatable about pegs 66 in the eyes 67 of the base 68 on the stand 26
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The distributor 6.3 (FIG. 6), in which the molten metal flows from the channel 62, is in the intermediate space 48 between the rollers 29 and 32, and the like. Between the flanges 46 of the roller. Its bottom 72 (FIG. 8) lies below the level of the metal bath 49.
The metal flows through openings 73, 74 which are arranged in the bottom 72 of the distributor 63 between the rollers 29 and 32.
The distributor 63 acts as a settling space in which the slag separates from the molten metal.
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runs into the collecting space 49 below the bath surface, further slag is formed and enters the collecting space 49 and finally into the strip processed by the rolling mill.
The introduction of metal into the plenum 49 below the normal surface of the metal bath also causes the metal to enter smoothly and without bumps, and this effect is thereby achieved
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which is contained in the metal flowing down through the trough 62, so that eg enters the collecting space 49 only through the effect of gravity and therefore enters the space calmly and without any particular force or speed. The arrangement of the openings 7.3 and 74 in the middle between the rollers 29 and 32 allows the metal to enter the collecting space 49 at a point where the collecting space has the greatest depth, so that the entering metal does not come into contact with the solidified metal shells comes.
Under these circumstances, the distributor 63 not only has the effect of ensuring the purity of the metal within the collecting space 49, but also preventing any flow or turbulence within the collecting space 49 which would otherwise solidify the metal
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would disturb. However, in order to prevent the formation of slag in the metal bath, the surface of the bath is enveloped in a reducing atmosphere. This can be done in such a way that, for. B. through openings in the lines 7.; which are arranged on both sides of the manifold 6.3 and connected to any source of reducing gases. Gases reach the surface of the bath (Fig. Ti).
It may be desirable to supply the metal to the plenum 49 at a temperature which exceeds the melting point of the metal by about 240 ° C. so that any entrapped gases have an opportunity to escape before the metal solidifies. This is achieved by having the metal
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For example, the trough 62 or the distributor 63 or both can be preheated by heaters 76 and / or 77 (FIG. 6) which are arranged above the trough 62 and the distributor 63 and connected to a gas furnace
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In order to prevent the entry of the metal located in the collecting space 49 between the roller 29 and the flanges 46 of the roller 32, it is desirable that the gaps between the roller 29 and the flanges 46 be reduced to a minimum so that the roller 29 is exactly between to center the flanges 46.
This is important when the metal is introduced at a temperature. which is above the melting point because the metal becomes too easily liquid at high temperatures and penetrates quickly.
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For this purpose, the rollers 29 and 32 are mounted on the shafts 28 and 31. The shaft 28 is firmly mounted. By adjusting both shafts or just one of the shafts 31, the desired centering of the roller 29 relative to the flanges 46 can be achieved. Each of the rollers 29, 32 is against rotation
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is set, the wedge 78 is placed in the keyway 79 and the roller, which is aligned with its keyway 80 and the wedge 78, is displaced along the shaft until an annular collar 81 of the roller 29 or 32 comes to an annular collar 82 the shaft 28 or 31 abuts, whereby the roller 29 or 32 is secured against further axial movement.
In this position, the key 78 rests completely in the keyways 79 and 80 and prevents the roller from rotating on its shaft. Then the segments of a segment-shaped ring 83 are placed in an annular groove 84 of the shaft 28 or 31, but protrude radially to protrude beyond a collar 85 of the shaft 28 or 31, so that the roller 29 or 32 against backward movement along the Shaft is secured and also against axial relative movement of the shaft. A clamping ring 86 is then
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are secured. These step into the stand 26 and lie against butt rings 92 next to the flanges 46 of the roller 32.
The shock rings 90 are moved along the axis of the shaft 31. to axially adjust the shaft 31 and the roller 32, and held in the adjusted position by rings 93 which are screwed onto the thrust rings 90 and bear against the sides of the housing 26. During the operation, the roller 29 sits firmly on the shaft 28 and the shaft 28 is secured against longitudinal movement with respect to the roll stand 26.
The roller 32 is firmly seated on the shaft 3. 1. The adjustment of the flanges 46 against the roller 29 is effected by rotation of the rings 93 in order to advance one of the thrust rings 90 and to withdraw the other thrust ring 90 until shaft: 31, roller 32 and Flange 46 are moved into the desired position, the roller 29 being exactly centered between the flanges 46 and the shaft 31, roller 32 and flange 46 being held in this position. The flanges 46 are centered on the roller 29 because the engagement between the rings 93 and the thrust rings 90 is not reversible.
Furthermore, to prevent metal from entering between the roller 29 and the flanges 46. is oil or Like. Supplied to the ends of the roller 29 or a stream of air is used, which blows from the spaces between the roller 29 and the flanges 46.
In the illustrated design, the flanges 46 provide additional cooling to the edges of the strip which increases the tendency to solidify at the edges of the strip relative to the solidification of the metal in the center of the strip. Not only has this created a lack of uniformity in the strip, but masses of solidified metal would be formed adjacent to the flanges 46, which can accumulate to a considerable size before they get between rollers 29 and 32 and then between the rollers 29 and: J2 go through, they would exert pressure on the rollers that could cause damage.
In order to prevent this build-up of solidified metal next to the flanges 46, it is desirable to apply additional tension to the ends of the rolls. This can be done by roughening the edges of the rollers 29 and. 32 ge
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that the inner surfaces of the flanges 46 are made rougher as indicated at 94 (Fig. 6). For the same purpose, in certain circumstances it is desirable to cover the inner surfaces of the flanges 46 with a material which will prevent the metal from adhering to these inner surfaces of the flanges 46. According to FIG. 9, such a substance becomes the inner one
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Flanges 46 is introduced, and the collecting space at the ends experiences additional heating, so that additional cooling is required at the flanges 46.
This compensation can be effected in that one or both rollers 29 and. 32, as indicated at 101 (FIG. 7) on the roller 29, is undercut, whereby the strip is given a greater thickness at its edges and the increased cooling at the flanges 46 is compensated for. Each of these measures can bring about the desired success, but it is expedient to achieve compensation through the combined application of these procedures, as shown.
Finally, just under the roller gap 3.1, scrapers 102 (FIG. 6) are provided which rest on rollers 29 and 32 and detach the strip from the rollers to which it is trying to adhere.
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In order to cool the rollers 29 and 32, two rows of bent tubes 1C3 (Figs. 6 and 7) are provided, which the rollers 29,. 32 from the bottom to the rear in a ring shape and through the openings cooling water is sprayed against the rollers. The cooling water is supplied to the tubes through connections 104 from the main lines 105. In order to discharge the cooling water, the cooled parts of the rollers are surrounded by housings 107 in which the cooling water is collected and from which it is discharged through lines 108. The housings 107 rest with their lower ends on transverse rods 109 which are carried by the bearings 27 and 30. The housing 107 for the roller 29 is arranged in relation to the distributor 63 in such a way that the trough 62 can be removed.
Under certain circumstances, it can happen that steam from the cooling water sticks to the surfaces of the rollers and forms a shell that isolates the rollers from the cooling water jets, thus reducing the cooling effect of the following jets. In order to prevent this, wipers 110 (FIG. 6) are arranged between the rows of rays, which are fastened to the housings 107 and wipe the rollers between the first two rows of rays. For the same purpose, the rollers can be kept below a temperature of around 200 ° C.
The supply of the cooling water is regulated manually by a manual valve 111 (FIG. 10), which is arranged in a main line 106 from which the secondary lines 105 branch off. This manual valve is best used only as a shut-off valve in order to shut off the cooling water completely when the rolling mill is not in operation. During operation, the supply of cooling water to the rollers 29 and 32 is controlled by valves 112, which are arranged in the secondary line 105 and
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which acts as a bypass passage to allow a minimum amount of cooling liquid to flow through uninterruptedly, so that the lifting of the valve disk 114 does not initiate the flow of cooling water, but only increases the amount of cooling water.
Under these circumstances, the minimum amount of cooling water that can flow through the secondary opening 115 is made slightly less than the amount required to cool the roller, and the additional cooling water, which is necessary for the actual cooling of the roller, is then temporarily opened Valve 114 supplied.
In order to make this control automatic, a thermocouple 116 is assigned to each valve 112, which is in contact with the corresponding roller at a point above the roller surface where the cooling water is sprayed onto the roller, i.e. always responds to the lowest temperature in the roller .
The electrical lines 117 and US, which lead from the thermocouple 116, are connected to the two ends of the coil 119 of a relay 120 which, when the coil 119 is sufficiently excited, closes the relay switch 121 and produces the current through a solenoid 122, whose armature 123 is connected to the poppet 114 to open the valve 112 when the solenoid 122 is energized and to hold the valve 112 open as long as the solenoid 122 remains energized, in other words, as long as the current in the Coil 119 of relay 120 is so large that relay holder 121 is kept closed.
Since the current in the coil 119 is the current of the thermal circuit, the current of the thermal circuit responds to the temperature of the thermocouple as long as the minimum temperature of the roller exceeds a predetermined value. If the temperature of the roller then falls below this predetermined value, the valve 112 closes, shuts off the additional cooling water and remains closed until the temperature of the roller exceeds the predetermined level, whereupon the valve 112 opens again and supplies additional cooling water to lower the temperature of the roller. This cycle repeats itself. The cooling water regulator is only shown in connection with the roller 32.
It goes without saying that it is also used for roller 29, and the regulator used for roller 29 must be designed in exactly the same way as that for roller: S? used.
In Fig. 11, an arrangement for controlling the general operation of the rolling mill is shown more or less schematically. This device shows the drive of the rollers 29 and. ? by a constant speed motor, such as the shunt motor 124, so that the current used by the motor essentially corresponds to the tensile force required to drive the rolling mill, i.e. the tensile force which the strip under the then existing solidification conditions
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bar shows the current required by him. It also shows the tensile force that is required to drive the rolling mill, including the degree of solidification achieved.
This device also contains the drive for the piston 64 for tilting the pouring ladle under the control of a three-way tap 126 which is connected to the line? 7: this leads to the cylinder 65 of the piston 64 and to the connection of the line 127 either to the line 128, which leads to the hydraulic pressure source, or to the discharge line 129. The device also applies to a given metal and to a given one Width of the gap between the rolls at constant speed of rotation of the rolls; the solidification
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To regulate metal with the rollers.
Under these circumstances, the worker adjusts the control valve 126 according to the readings of the ammeter 125, and raises the ladle faster when that of the
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to increase, and raises the ladle 60 more slowly or interrupts the lifting when the ammeter 125 indicates the increase in the current to the motor 124, so that the level in the collecting space 49 is lowered and the degree of solidification decreases. It has been found that for metals such as zinc, brass and steel, the force used by the rolling mill may not need to be less than a horse power per 0.3 m strip width and a rolling mill speed of 0.3 m / min.
Since the ammeter 126 immediately indicates any change in the circuit required by the motor 124, including any change in the degree of solidification, with this arrangement an experienced worker can determine the degree of solidification of the metal within the limits of the
Maintain area that a usable sheet is produced by the rolling mill. This manual control arrangement for tilting furnace 50 is particularly advantageous in a rolling mill for producing a continuous web which requires more metal than can be obtained in furnace 50 from a single load.
The continued operation of the rolling mill requires a reloading of the furnace 50, i.e. a rapid movement of the furnace 50 in order to withdraw it to the position where it receives a new batch and to return to the position where the pouring of the metal into the trough 62 again is recorded before the level of the collecting space 49 has sunk below a minimum height.
In Fig. 12, another type of rolling mill is shown in which the rolls. 0 have a core 1: surrounded by a clad 1. 32; its inner diameter is significantly larger than the outer diameter of the core and is carried by a roller 133 which is mounted in the housing 26 of the rolling mill 25. The shell 132 and the core 131 stand at the gap. 3. 3 engaged.
Around the coat. To drive M2 from the core 131, the core 131 and the jacket 132 are provided with outer and inner teeth 134, 1. 35 which are in engagement at the point of contact of the jacket and the core, at the gap 33; the teeth 134, 135 can also be omitted. With this design, the jacket can be cooled both outside and inside, e.g. B. by water that is sprayed from the nozzles 136 and 137. These are mounted on the outside of the jacket 1.32 and enter the space between the jacket 132 and the core 131 at a point opposite the engagement of the core and jacket.
The inflow of the cooling liquid to the nozzles 136 and 137 is controlled by hand through valves 138 in the feed lines! ? regulated, or it can be controlled automatically as described above. In this design, the rollers 130 provide the metal at the gap 3.3 with rigid and non-yielding surfaces and at the same time facilitate cooling of the jacket both inside and outside, and since the jacket lies tightly against the core at the processing point, it can relatively be thin to facilitate cooling.
This type of construction has the further advantage that the relatively cheap outer jackets can be replaced.
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Lever is at 175, its long arm 176 is connected by a link 177 with the short arm 178 of a lever 179 with the pivot point 180, the long arm acts on a reciprocating
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The operation of the rolling mill and the properties of the strip can be regulated by hand and by regulating the depth of the collecting space according to the indicator of the tensile force for the operation of the rolling mill, the combination of those factors can also be brought about automatically. u. betw. by controlling the speed of the rolling mill. The rolling mill can, for. B. be driven by a compound differential motor 189 with series field, as is illustrated schematically in FIG.
An armature 190 is under the influence of a field which results from the combined effect of a shunt coil 191 and a series coil 192, the winding of which produces a field opposite to the direction of that generated by the shunt coil 191. Due to the increase in the current of the motor 189, which is a consequence of the increase in the tensile force required by the rolling mill in accordance with the excessive degree of solidification due to the increase in the reversed series field, the resulting field automatically decreases.
The speed of the motor 189 and the mill increases to reduce the degree of solidification, while the decrease in the pulling force for the mill as a result of the decrease in the degree of solidification decreases the current in the motor 189 so as to reduce the field generated by the series coil 192, and to let the resulting field increase, so that the speed of the motor 189 and of the rolling mill decrease, as does the degree of solidification.
The effect of the series field is of course also limited, as is known, in order to prevent the series field from predominating under working conditions. In the case of a motor of this type with automatic control, it is only necessary to combine the determining factors according to the nature of the metal and the width of the gap when starting operation, whereupon the motor 189, if it is correctly constructed, the interaction of the above factors automatically maintains.
In many circumstances, however, it is undesirable to vary the operating speed of the rolling mill; on the contrary, it should remain constant. In order to regulate another factor which determines the degree of solidification, an automatic regulating device according to FIG. 19 can be used. The main motor 193 of the rolling mill is a three-phase induction motor with a cage, which is connected to the starter motor 197 by lines 194, 195, 196. This is fed by lines 198, 199, 200. The control consists of an induction rotor with three-phase winding, which is connected to a changeover switch 205 by lines 202, 20, 3, 204.
This in turn is connected to lines 198, 199, 200 by means of lines 206, 207, 208 and, in its upper position, switches the control motor 201 on for operation in one direction, and in its lower position switches on the control motor 201 for operation in the opposite direction can be seen in the flow diagram. On the shaft of the control motor 201 sit three slip rings 209, 210, 211, which are connected to the rotor winding and intended for brushes. These are connected to lines 212, 213, 214. which lead to resistors 215, 216, 217.
These are connected at their opposite ends by a T-conductor 218, so that the control motor 201 is usually connected to the resistors 215,
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can to short-circuit the resistors 225, 226, 227 and remove these resistors from the armature circuit of the motor 201. In this way, the armature of the motor 201 is short-circuited and the speed of the motor 201 is increased accordingly when the switch 222 is closed.
The control switch 205 is moved into the forward position by means of a forward solenoid'223,
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moved to the closed position by solenoid 225 while switch 205 also includes auxiliary holder 226. The contact arm 227 of this auxiliary holder 226 contacts a forward contact 228 when the control holder 205 is in the forward position and a reverse contact 229 when the control holder 205 is in the reverse position.
In the conductor 196 between the starter motor 197 and the rolling mill motor 193 there is a series of relays 230, 231, 232, 233, 234, 235, which respond to the current flow in the conductor 196 and operate with progressively increasing values in the order mentioned come. The relays 230, 231, 232 are overload relays, u. zw. each opens when a current passes through which exceeds the value previously determined for this relay; the relays 232, 234, 235 are underload relays; each one closes when a current of greater value passes through than that previously determined for that relay.
When the engine starter 197 is in the open position, relays 230, 231 are closed, relay 232 is open, relay 233 is closed, and relays 234 and 235 are open. This state lasts until the current in the line 196 reaches a value which exceeds that previously determined,
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at which relay 230 operates. When the motor starter 197 is closed, current flows not only to the mill motor 193 but also from the main conductor 194 through lines 2,36 and 237, switches of relay 230, lines 238, 239, coil 225 of speed switch 222 and lines 240, 241 , 242 back to main 195.
This energizes the coil 225 and closes the speed switch 222, the resistors 215, 216, 217 in the armature circuit of the control motor 201 are short-circuited and the control motor 201 is connected to work at maximum speed. At the same time, when the relay 231 is closed, current flows from the main line 196 through lines 243, 244, forward coil 223 of the control switch 205, lines 245, 246, switch of the relay 231, lines 247, 248, line 242 back to the main line 195 to the forward coil 223 of the To excite the control holder 205, to move it into the forward position and to connect the control motor 201 for the forward gear.
Since the speed switch 222 is closed, the
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moved into the upper or forward position, the arm 227 of the auxiliary switch 226 touches the forward contact 228 and this closes a second circuit through the forward coil 223 of the control switch 205. This
The circuit runs from the main line 196 through lines 243, 244, coil 223 of the control holder 205, line 245, line 249, switch of the relay 233, line 250, auxiliary switch contact 228 and auxiliary switching arm 227, line 251, line 242 back to the main line 195 As current on line 196 increases, relay 230 opens.
The circuit is opened by coil 225 of control switch 222, resistors 215, 216, 217 are switched on in the armature circuit of control motor 201 and the speed of control motor 201 is reduced. If the current in conductor 196 continues to grow, relay 231 opens to break the circuit through forward coil 223 of control switch 205 by means of the switch of relay 281. However, this has no effect because the circuit through coil 223 is also completed by the switch of relay 233.
If the current in the main line 196 continues to grow, the relay 232 closes its switch, but this is also ineffective because the line 252 of the relay 232 is in series with the auxiliary switch 226 of the control switch 205 and the arm 227 of the auxiliary switch 226 is in the forward position , in contact with the forward contact 228 and not in reverse position in contact with the reverse contact 229 to which the switch of the relay 232 is connected.
However, if the current in the main line continues to grow, it reaches the value that is predetermined for the relay 233, this opens, interrupts the last circuit through the forward coil 223 of the control switch 205 to let this return to the neutral position, under effect overweight (not shown). It should be noted, however, that this does not yet bring the control arm 227 of the control holder 226 into contact with the reverse contact 229, so that the fact that the switch of the relay 232 is closed still has no consequences.
However, if the current in main 196 continues to grow, relay 234 operates and closes its switch. A circuit is now established from main line 196 through line 243, line 253, reverse coil 224 of control switch 205, lines 254, 255, switch of relay 234, line 256, and lines 241, 248, 242 back to line 195 the reverse coil 224 of the control switch 205 is energized, the control switch 205 is moved into the reverse position and for
Connected to operation in the reverse direction.
When the control switch 205 is moved to the reverse position in this way, the arm 227 of the auxiliary switch 226 contacts the reverse contact 229 and this establishes a second circuit through the reverse coil 224 of the control switch 205. This circuit runs from the main line 196 through lines 243, 253, reverse coil 224 of control switch 205, line 254, line 257, switch of relay 232, line 252, contact 229, auxiliary switch arm 227 and lines 251, 242 back to main line 195. If the current in main line 196 continues to grow and reaches the predetermined value for the relay 235, the switch des
Relay 235 closed.
A circuit is closed that runs from main line 196, through line 236, line 258, switch of relay 235, line 259, line 2. 39, coil 225 of speed switch 222 and lines 240, 241, 248, 242 back to main line 195 . It will then be the
Coil 225 of speed switch 222 energized, the latter closed, resistors 215, 216. 217 in the armature circuit of control motor 201 are short-circuited and control motor 201 is engaged, so that it works again at full speed, but this time in the opposite direction.
However, if the current in main conductor 196 decreases rather than increases, it first drops below the predetermined value for relay 2. 34. This relay opens, opens the circuit through reverse coil 224 of control switch 205 by means of the relay 234 switch. This but is insignificant because a further circuit is closed by the reverse coil 224 of the control switch 20. 5 by means of the switch of the relay 232.
As the current in main line 196 continues to decrease, the switch of relay 233 closes, but this is also immaterial because the switch of relay 233 is in series with forward contact 228 of auxiliary switch 226 and arm 227 of auxiliary switch 226 rather is in contact with the reverse contact 229 than with the forward contact 228.
However, if the current continues to decrease, relay 232 takes effect and opens its switch.
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This interrupts the second circuit through the reverse coil 224 of the control holder 205 and the latter returns to its neutral position in order to switch off the control motor 201.
The increase in current in main line 196 then repeats that previously described
Circuit, while the further current consumption in the main line 196 closes the switch of the relay 231 again, the circuit through the forward coil 223 of the control switch 205 is closed and the control motor 201 is driven in the forward direction until the current in the main conductor 196 reaches the previously determined value to operate relay 233, either with or without operation of relay 230 to drive control motor 201 at full speed as the current in main 196 drops below the predetermined level to operate relay 230 or not.
Under these circumstances, if the current to the mill motor 193 falls below the predetermined value for the relay 231, the control motor 201 will operate in the forward direction until the time when the current to the mill motor 193 is for the second following relay 233 exceeds a predetermined value and then rests until the current to the rolling mill motor 193 either again falls below the value previously determined for the relay 231, in which case the cycle is repeated, or rises above the value previously determined for the relay 234, in in which case the control motor 201 is driven in the reverse direction until the value of the current to the rolling mill motor falls below the value previously determined for the intermediate relay 232.
The control motor then rests again until the current to the rolling mill motor 193 again rises above the value previously determined for the relay 234. In this case, the control motor is driven again in the opposite direction or drops again below that for the relay 23j! predetermined value, in which case the control motor 2M is driven in the forward direction again.
In the event of an excessive deviation from the normal conditions, the relays 230 and 23J are engaged to short-circuit the resistors in the armature circuit of the control motor 201, to increase the speed of the control motor 201 and the
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It has been emphasized that the tensile force required to drive the rolling mill depends on the degree of solidification in relation to the distance between the rolls and that of course the current required by the rolling mill motor 19: 3 depends on the tensile force required for the Rolling mill is necessary.
Therefore, the current in main line 196 acting on relays 2nd, 2nd, 2nd, 32nd, 2nd, 2nd and 235th for a given metal and roll spacing and accordingly for a given caliber is dependent on the degree of solidification of the metal and this can automatically be kept constant simply by connecting the control motor 201 to one or more devices that regulate one or more of the above-mentioned factors that affect the
Determine the degree of solidification. It can e.g. B. the control motor 201 can be connected to the furnace 50 by appropriate translation to regulate the outflow of the metal from the furnace 50 into the trough 62, or the control motor 201 can be connected to the valves 112 to control the inflow of the
To regulate cooling water to the rollers.
Whichever device is used, however, the control according to FIG. 19 always automatically regulates which one is adapted to the nature of the metal and the width of the
Gap, one or more factors that determine the degree of solidification in order to automatically keep the property of the coherent strip emerging from the rolling mill constant.
The device shown in the drawing has been described for the mode of operation in which the degree of solidification is so great that the total thickness of the shells forming above the roller gap is considerably greater than the gap between the rollers, so that a rolled strip is produced; the device can also be used to a large extent if the degree of solidification is only so great that the total thickness of the shells is only slightly greater than the width of the gap where the strip is then simply formed. However, if the rolling mill is operated to produce a rolled strip, it is far superior to the chemically equivalent strip in which solidification preceded mechanical processing.
An understandable explanation of this fact is that at the moment a molten metal solidifies, the degree of growth of the crystalline structure at the exit is a maximum but decreases very quickly. This can apply to both time and temperature, in other words the degree of growth of the crystalline microstructure is a function of both temperature and time. The process described results in a mechanical rearrangement which acts on the grain size at times and temperatures which approach those at the moment of solidification much more than with other processes.
If the solidification continues to bridge the gap between the two rolls (as shown at y in FIG. 2) and every part of the metal is suddenly subjected to mechanical deformation, the onset of deformation does not only coincide with the first occurrence of the mechanical ability To absorb stresses, but acts in this case on a material body that has a steep temperature drop from the center to each outer surface.
The hotter, weaker central parts, which are least amenable to mechanical deformation by subsequent rolling, either hot or cold, suffer the greater part of the mechanical deformation during the entire rolling process, and no temperature gradient that approaches the initial one can ever be reached .
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Whether the above theory is correct or not, the fact remains that a material made as described has a ductility and homogeneity which is superior to the sliding metal which is either hot or cold rolled, and this to a degree that permits a considerable expansion of the field of application. For example, brass made by the present process can be subjected to drawing operations which are much heavier than previously possible and, after drawing, exhibit far greater freedom from cracks and a far better surface finish.
When treating alloys according to the invention, which can be hardened and tempered by heat treatment, it is possible to cool the outer surfaces below one or more of the transformation points of the material during the initial shaping of the strip. This relates to the simultaneous solidification, the temperature transfer and mechanical deformation, which are achieved in a single instantaneous process, for which at least two special processes were previously required. There are also improvements to the microstructure and
To register symmetry in the end product, which improves it significantly, an advance which is greater than the omission of previous process steps.
PATENT CLAIMS:
1. Process for the direct shaping of liquid metals arranged between lying. rotating and cooled rollers, characterized in that the following factors: speed of rotation of the rollers or the duration of contact between liquid metal and rollers or the size of the contact area between the two, furthermore the temperature of the metal fed in and the degree of cooling of the rollers are coordinated with one another, that above the nip on the surface of each roll a solidifying shell is formed in such a way that its thickness gradually increases from the point of their contact with the rolls to the union of the two shells at the nip, u. between up to a thickness of each shell that is slightly larger than half the width of the roller gap.